《基於複合膠凝材的噴射混凝土單層襯砌抗滲性能研究》是依託西南交通大學，由張俊儒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於複合膠凝材的噴射混凝土單層襯砌抗滲性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張俊儒
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
噴射單層襯砌是20世紀70年代發展起來的隧道支護技術，在單層襯砌的支護機理、結構設計以及施工技術等方面取得了較為成熟的研究成果，並得到了一定的推廣套用。但是通過調研發現，噴射混凝土單層襯砌抗滲性能以及防水技術相對薄弱，這正是阻礙單層襯砌技術推廣套用的主要問題之一。通過調研和前期研究發現採用多元複合膠凝材製備噴射混凝土有望大幅提高其抗滲性，本課題即以此為切入點，對基於複合膠凝材的噴射混凝土單層襯砌抗滲性能展開研究。通過室內實驗對膠凝材料、纖維等對噴射混凝土的改性機理進行研究，並找出噴射混凝土噴出配合比與附著配合比的關係，測定回彈量、回彈組分；在此基礎上進一步對噴射混凝土的密實性、溶蝕性、乾縮性、水化熱等進行研究，並得到其相應的控制指標，最終提出不同抗滲要求下的噴射混凝土系列配合比，服務於單層襯砌結構的防水設計。
結題摘要
本項目針對普通噴射混凝土單層襯砌抗滲性能及防水技術相對較弱，很難滿足結構耐久性需要這一關鍵問題，開展了基於複合膠凝材的噴射混凝土單層襯砌抗滲性能研究。項目主要以室內試驗為研究手段進行了四個方面的研究，按研究計畫完成了全部研究內容，並達到預期研究目標，取得以下研究成果： 一、通過對水泥、粉煤灰、礦粉、矽粉的形態及物理試驗分析，在弄清複合膠凝材料各組分相互作用機理的基礎上，得到了膠凝材料各組分相對比例變化對膠凝體力學性能及其水化熱的影響特徵。 二、通過對復摻噴射混凝土抗壓強度、抗彎拉強度、電通量、抗硫酸鹽腐蝕性等試驗研究，掌握了復摻膠凝材料對噴射混凝土力學性能及耐久性能的影響規律，在此基礎上提出了復摻膠凝材料的高抗滲性能噴射混凝土配合比。 （1）水泥基材中摻入礦粉、粉煤灰以及矽粉後，可一定程度改善噴射混凝土的力學性能；顯著改善噴射混凝土的電通量和抗硫酸鹽腐蝕性能。 （2）礦粉、粉煤灰的摻入對噴射混凝土的抗凍性能不利，特別復摻噴射混凝土的抗凍性能降低明顯，但單摻矽粉可顯著改善噴射混凝土的抗凍性； （3）建議實際使用中，根據噴射混凝土單層襯砌所處的環境“因地制宜，對症下藥”選擇相應的膠凝材配合比。 三、提出以滲水高度作為復摻噴射混凝土的抗滲性能評價指標；並通過試驗掌握了復摻噴射混凝土滲水高度與加壓時間、承受水壓力、混凝土內部應力、混凝土齡期的相關關係。 （1）復摻噴射混凝土與復摻聚丙烯纖維噴射混凝土在持續的恆定水壓下，具有較好的抗滲能力；隨著水壓力增大滲水高度不斷增大；但摻加聚丙烯纖維後，噴射混凝土抗滲性有所降低。 （2）復摻噴射混凝土在預加壓力後，摻加聚丙烯纖維可提高其抗滲能力；預加壓力在5~15MPa之間，隨著預加壓力的增大抗滲能力提高，預加壓力大於15MPa後，滲水高度急劇增大。 （3）隨著齡期增長復摻噴射混凝土抗滲性能逐漸提高；14d以前抗滲性能提高迅速，28d抗滲性能提高減緩；56d後抗滲性能達到基本穩定。 四、提出了復摻噴射混凝土單層襯砌結構總體防水設計理念；在對單層襯砌結構承受水壓力及其內部應力、以及有壓條件下復摻噴射混凝土擴散係數分析的基礎上，給出了防水設計計算方法，從而完成噴射混凝土單層襯砌結構的防水設計。
