微膠囊自防火隧道混凝土襯砌高溫力學行為研究

《微膠囊自防火隧道混凝土襯砌高溫力學行為研究》是依託同濟大學，由閆治國擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微膠囊自防火隧道混凝土襯砌高溫力學行為研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：閆治國
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

火災是威脅隧道安全運營的主要災害之一，火災高溫會對襯砌結構產生嚴重的損傷和破壞，降低其安全性。針對現有隧道襯砌防火方法的不足，本項目借鑑微膠囊自修復思想，並在對前期開展的微膠囊自修復混凝土與纖維混凝土研究工作的繼承與發展的基礎上，提出了微膠囊自防火隧道混凝土襯砌的新方法。擬藉助火災試驗、理論分析和數值計算等手段，深入研究火災高溫下微膠囊自防火混凝土襯砌的作用機理、熱傳導特性、溫度場分布特徵與力學特性，進而建立微膠囊自防火混凝土襯砌的控制參數、溫度場傳播分布、力學性能退化規律的定量分析計算模型與方法；並以此為基礎，最終建立微膠囊自防火隧道混凝土襯砌新方法及其配套的力學行為計算理論，以充分發揮隧道襯砌結構自身的防火能力，實現防爆裂與隔熱的同步、防火與承載的協同作用以及火災熱觸發下的自動防火，為解決複雜環境下捷運及越江跨海隧道襯砌結構的防火安全問題提供理論基礎和新技術支撐。

結題摘要

混凝土結構在高溫下往往出現結構性能劣化，這對於地下結構的承載力和可靠性造成了極大的威脅。針對被動式防火方法的不足，本項目提出了基於微膠囊自防火混凝土的主動式抗火新方法，通過在混凝土結構保護層中摻加自防火微膠囊，在不改變結構尺寸、不增加結構額外荷載的條件下，通過“吸熱+散熱+隔熱”的方式，充分發揮隧道襯砌結構自身的防火能力，實現火災熱觸發下的結構主動防火模式。本項目提出了以三聚氰胺、聚磷酸銨和季戊四醇為膨脹型阻燃劑的自防火微膠囊製備方法，結合高溫下紅外光譜分析等多種材料表征方法，深入地分析了膨脹型阻燃劑在高溫下的發泡過程及其產物，對自防火微膠囊混凝土的作用機理進行了深入的研究；在此基礎上，針對混凝土的微觀結構及微觀成份組成，在水泥漿體層次、混凝土層次及混雜纖維混凝土層次等多個層次上，建立了描述混雜纖維混凝土在高溫下力學損傷特性的多尺度計算模型；並通過數值模擬方法，在結構尺度探究了混雜纖維混凝土高溫下的力學特徵。