湿喷钢纤维混凝土单层衬砌在公路隧道中的应用

本文以和榆高速公路云山隧道工程为依托,进行喷射钢纤维混凝土的室内和现场的试验研究,以传统混凝土配合比设计为基础,采用水胶比和胶骨比双控的设计理念,进行钢纤维混凝土室内试验和现场试喷,设计出的喷射钢纤维混凝土工作性好、强度高、抗渗性优良,便于施工,现场质量稳定,并总结出一套喷射钢纤维混凝土施工工艺,为隧道单层衬砌代替传统复合衬砌的施工提供一定的理论依据。     

承载喷射混凝土碳化试验研究

通过对承载喷射混凝土进行快速碳化试验,分析了施工方式、钢纤维、应力水平对混凝土碳化深度的影响规律,同时对其碳化后的力学性能进行了探讨。试验结果表明,承载喷射混凝土的碳化深度与碳化时间的平方根成正比;其抗碳化能力优于同条件下的浇筑混凝土,但是劣于喷射钢纤维混凝土;弯拉应力水平越高,混凝土碳化深度也越大;建立了应力加速因子与应力水平的关系。碳化使喷射混凝土的抗折强度降低,但掺入钢纤维后,其抗折强度相对有所改善。     

硅粉钢纤维喷射混凝土单层衬砌控制要点浅析

就微硅粉钢纤维湿喷混凝土这一新工艺在隧道单层衬砌施工中的应用,进行了系统的总结和阐述,总结分析了实施隧道单层衬砌的控制方法和要点,提出了保证硅粉钢纤维喷射混凝土施工质量的控制途径。     

隧道与斜井交叉段用钢纤维砼支护受力研究

空间交叉结构受力复杂性及其支护结构适应性是近年来长大公路隧道亟待解决的关键技术问题。采用喷射钢纤维混土做永久衬砌以替代复合式衬砌,可满足交叉结构承受弯曲应力作用下强度要求,同时从根本上解决了支护结构的施工性问题。从钢纤维混凝土(SFRC)抗拉韧性性能研究入手,通过四点弯曲试验,获得了钢纤维混凝土的裂缝宽度w与裂缝高度关系以及钢纤维混凝土开裂后拉应力随裂缝宽度增加而降低的拉伸软化曲线。在有限元计算中,引入应变软化模量以及剪切滞后因子两个特征参数,对云山隧道与斜井(3#)钢纤维混凝土交叉支护结构进行三维有限元数值模拟,探明了钢纤维混凝土支护隧道交叉连接段局部范围内位移变形、裂缝分布、接触应力等演化的施工力学行为,研究结果可为采用钢纤维混凝土做永久结构设计、施工以及合理支护参数选择提供有益参考。     

纤维喷射混凝土的耐久性试验研究

依托于某隧道单层衬砌工程,对普通喷射混凝土、钢纤维喷射混凝土以及钢-聚丙烯复合纤维喷射混凝土进行耐久性试验研究。对试验结果进行比较分析,抗渗试验及碳化试验表明纤维喷射混凝土具有更好的密实性,抗硫酸盐侵蚀试验也可以间接证明这一结论。纤维的掺入不仅提高了喷射混凝土的抗渗性、抗碳化性能及早期抗裂性能,也改善了喷射混凝土的受压性能。在硫酸盐的侵蚀下,普通喷射混凝土的损伤速率快于纤维喷射混凝土。与普通喷射混凝土相比,纤维喷射混凝土具有更优的耐久性,更适合做单层衬砌的材料。     

喷射钢纤维混凝土配合比设计及施工方法研究

通过室内和现场试验研究,提出适宜于大型洞室支护的钢纤维混凝土配制技术路线,探讨喷射钢纤维混凝土原材料的选择和配合比设计的基本方法,并总结了"湿喷法"喷射钢纤维混凝土的设备选型及施工技术特点。研究结果表明:不同型号的湿喷设备有其各自不同的适用钢纤维混凝土的配合比和外加剂;优化配合比设计后的喷射钢纤维混凝土能满足抗压强度、抗拉强度、抗折强度、弯曲韧度指数、韧度系数及与围岩的粘结强度等工程设计技术指标的要求。     

隧道钢纤维喷射混凝土施工技术

随着隧道工程实践的发展,单层衬砌技术以其优异的工程表现逐渐引起了人们的重视。通过对隧道钢纤维喷射混凝土关键施工技术的分析,说明隧道钢纤维混凝土作为衬砌支护是可行的,其具有结构新颖、支护可靠、施工便捷的优点,并具有广泛的实用性和应用前景。     

软岩地层隧道喷射混凝土衬砌研究

通过试验和数值模拟分析，研究了隧道喷射活性粉末混凝土单层衬砌支护技术。并对所采用的混凝土配合比设计以及喷射混凝土单层衬砌的抗渗性和耐久性进行了分析。结果表明，采用喷射活性粉末混凝土单层衬砌取代复合式衬砌，可提高软岩地层隧道的承载和防水能力，改善隧道环境。研究结果可为进一步提高隧道施工和支护技术提供参考。     

干、湿喷混凝土和湿喷仿钢纤维混凝土强度性能比较分析

针对干、湿喷混凝土支护强度低、黏结强度低与韧性差等问题,对干、湿喷混凝土与湿喷仿钢纤维进行强度试验及柔韧性分析,并将其与干、湿喷混凝土强度与柔韧性进行对比。采用试验的方法,利用RMT力学试验机对干喷、湿喷混凝土及湿喷仿钢纤维混凝土从抗压强度、抗拉强度及抗折强度三方面力学性能进行试验,通过对试验数据的分析,可以得出湿喷仿钢纤维混凝土力学性能优于湿喷混凝土、湿喷混凝土优于干喷混凝土;其中仿钢纤维的掺入使得混凝土的力学性能大幅增强,相较于干喷混凝土抗压强度提升86.3%、抗拉强度提升85.9%、抗折强度提升132.9%;相较于湿喷混凝土抗压强度提升25.8%、抗拉强度提升24.5%、抗折强度提升45.8%;其柔韧性与抗裂性经折压比比较可知有所提高。     

砂岩区水封洞库高性能钢纤维喷射混凝土试验研究北大核心

水封洞库作为国家战略能源储备的重要方式之一,其建设的安全可靠性尤为重要。针对砂岩地区地下水封洞库围岩结构的特殊性,研制了一种适用于砂岩区地下水封洞库的高性能钢纤维喷射混凝土,经过室内力学测试、现场喷射试验,并对比分析了该混凝土与C20普通喷射混凝土衬砌在各开挖时段的应力分布情况。结果表明,该高性能钢纤维喷射混凝土具有良好的综合性能,其抗压、抗折和黏接强度等均满足水封洞库围岩支护的稳定性等各项要求。     

深排隧道钢纤维补强衬砌混凝土-伦敦Lee Tunnel

钢纤维补强能够极大提升混凝土结构物的耐久性能,非常适用于长寿命,高耐久性,并且供用环境腐蚀条件苛刻,磨耗严重的都市深层排水隧道衬砌混凝土。依据有关钢纤维补强混凝土结构的国际混凝土结构联合会制订的模型代码：fib model code 2010,以及欧洲的相关技术规范,结合伦敦的深层排水隧道：Lee Tunnel的具体工程实例,对如何应用钢纤维补强技术在盾构隧道衬砌混凝土管片,以及现场浇筑二次衬砌自密实混凝土进行了探讨。同时通过钢纤维补强混凝土缺口梁试件的抗折强度试验,大型梁试件的弯曲加载试验,以及试验结果的非线性有限元逆向解析,确认了钢纤维取代钢筋的结构补强性能,控制裂缝效果,以及应变硬化性能,能够满足Lee tunnel工程项目的砌筑混凝土性能要求,适用于深层排水隧道:Lee tunnel衬砌混凝土补强。     

隧道纤维混凝土二衬承载机理及受力计算方法研究

充分考虑和发挥纤维混凝土的韧性性能是目前隧道二衬结构设计的热点和难点。通过素混凝土、钢纤维及玄武岩纤维混凝土的室内试验发现：纤维的掺入,对混凝土的增韧效果远超增强效果。基于纤维混凝土优异的韧性特征,将纤维混凝土二衬裂缝视为塑性铰,提出隧道纤维混凝土二衬的承载机理：围压作用下,衬砌出现第一个塑性铰,随着围压继续增大,塑性铰发生转动并引起更多塑性铰出现,至结构由超静定变为可转动机构时,二衬结构破坏。基于此,探讨了隧道纤维混凝土二衬裂后结构受力计算方法,推导了相应的计算公式,并通过模型试验予以验证。研究成果可为纤维混凝土在地下工程中的推广应用提供理论支撑。     

纤维类型对混凝土抗压强度和弯曲韧性的增强效应及变异性的影响

为研究单掺钢纤维、聚丙烯纤维和纤维素纤维对混凝土抗压强度及弯曲韧性的影响,在不同体积掺量下进行了混凝土试块的抗压强度及弯曲韧性试验,并对试验结果进行了变异性分析。试验结果表明:3种纤维混凝土抗压强度较素混凝土平均提高26.7%、6.1%和11.1%;二次抗压强度保持率分别达77.0%、45.7%和58.0%;抗弯承载力最大分别提高31.6%、3.5%和14.0%;基于荷载挠度曲线、Newkumar法及弯拉应力应变曲线分别计算的弯曲韧性指数I_(20)、Newkumar指标PCS_m和韧度比R_x分别为素混凝土的4.2、3.1、2.6倍,19.9、9.8、6.9倍和4.0、3.4、2.7倍。变异性分析结果表明,掺入纤维后混凝土的抗压强度变异性小于弯曲韧性。同时,基于Newkumar法和应力应变曲线法算得的混凝土弯曲韧性指标变异系数小于荷载挠度曲线法。总体而言,钢纤维增强混凝土的抗压强度和弯曲韧性最为显著,且变异系数最小。纤维素纤维增强混凝土抗压强度及聚丙烯纤维增强混凝土弯曲韧性则相对较显著。     

钢纤维和膨胀剂复合效应对喷射混凝土弯曲韧性的影响分析

基于韧性在混凝土结构中的重要性,采用三分点加载的方式,探讨了膨胀剂和钢纤维的复合效应对喷射混凝土弯曲韧性的影响规律。结果表明,当钢纤维和膨胀剂的掺量分别为1.2%和8%时,喷射补偿收缩钢纤维混凝土的荷载-挠度曲线最为饱满;弯曲韧度指数和承载能力变化系数均大于理想弹性材料的相应值。     

钢纤维膨胀混凝土力学性能试验研究

对钢纤维膨胀混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度及抗折韧性进行了试验研究,试验结果表明：钢纤维和膨胀剂的联合作用,大大提高了混凝土的抗压强度、劈拉强度及抗折初裂强度,并在一定程度上提高了混凝土的极限抗折强度及抗折韧性。     

钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

试验研究和工程实践表明,钢纤维混凝土具有良好弯曲韧性,《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38∶2004)在隧洞支护与补砌、工业建筑地面设计中引入弯曲韧度指数和弯曲韧度比,这与以往基于ASTMC1018弯曲韧性指数不同。通过四点弯曲梁弯曲韧性试验,利用不同方法计算弯曲韧性指标,对钢纤维体积率和混凝土强度对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响进行分析。     

仿钢丝聚丙烯长纤维对钢纤维混凝土力学性能影响

按照国际标准对新型仿钢丝聚丙烯合成长纤维增强高性能混凝土的工作度、含气量、强度及弯曲韧性进行了试验研究。其中对该纤维混凝土的弯曲韧性按照国际材料与结构联合会(RILEM)标准进行了研究,同时还对比了钢纤维混凝土及新型聚丙烯长纤维与钢纤维混杂时纤维混凝土的韧性,得出了不同纤维混凝土的能量吸收值和等效抗弯强度,探讨了新型聚丙烯长纤维部分取代钢纤维的可能性。试验表明,该纤维具有很好的增韧效果,可以部分取代钢纤维来达到增韧增强和降低成本的目的。     

聚丙烯纤维混凝土力学性能试验研究

试验研究了聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、抗剪强度、抗冲磨强度及弯曲性能，并与钢纤维混凝土进行了对比。结果表明：在混凝土基体不变情况下，低掺量聚丙烯纤维(掺量为0．91kg／m^3)略微降低混凝土的抗压强度和抗剪强度，少许提高混凝土的抗弯强度，显著提高混凝土的弯曲韧性和断裂能，从而起到阻裂和增韧作用，而对混凝土的抗冲磨性能几乎没有改善。另外．网状聚丙烯纤维对混凝土抗弯强度和韧性的改善优于聚丙烯单丝纤维，但它们较钢纤维的增强增韧效果还有一定差距。     

钢纤维增强高强轻骨料混凝土的力学性能

为提高高强轻骨料混凝土(HLAC)的强度和韧性,在HLAC中分别掺入体积分数为0.5%~2.0%的微细型、端钩型、波纹型钢纤维,研究了钢纤维类型及其体积分数对钢纤维增强高强轻骨料混凝土(SFHLAC)的抗压、劈裂抗拉、抗折和抗剪强度等力学性能的影响,分析了SFHLAC的韧度因子和承载力变化系数等材料韧性指标的变化特点.结果表明:除体积分数为2.0%的波纹型钢纤维增强高强轻骨料混凝土外,SFHLAC的力学强度和韧性指标均随着钢纤维体积分数的增大而增大;微细型钢纤维对HLAC的增强增韧效果最好,端钩型钢纤维对HLAC抗折强度的提高效果与微细型钢纤维接近,但对其他力学强度和韧性的改善均不如微细型钢纤维,波纹型钢纤维对HLAC的增强增韧效果均较差;综合考虑新拌混合料工作性能后,给出了3种典型钢纤维的工程应用建议体积分数.