研究背景和立项依据

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1、（一）立项依据与研究内容1.项目的立项依据（研究意义、国内外研究现状及发展动态分析，需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键问题来论述其应用前景。附主要参考文献）1.1研究意义因为喷射混凝土在力学与工艺方面具有一系列现浇混凝土不能比拟的特点和优点，使得它广泛应用于地下工程的支护衬砌和岩土工程的护壁等。一方面，随着隧道施工技术的不断进步，隧道建设逐渐向长大深埋方向发展。深埋长隧道由于其埋深大,穿越的不同地质单元多，因而除了具有一般浅埋隧道的工程地质问题外，还有一系

2、列特殊的比浅埋隧道更为严重的地质灾害问题，其中较为突出的就是高温地热问题。通常，当地温超过30℃时，便称为高地温，隧道工程中若发生高地温问题，一方面将恶化作业环境，降低劳动生产率，并严重威胁到施工人员的生命安全；另一方面将影响到施工材料的选取和混凝土的耐久性，而且由于产生的附加温度应力还将引起衬砌开裂，严重影响隧道的稳定性。另外，随着矿井开采深度的增加，地温随之升高，加上其他热源的放热作用，使得受到高温热害威胁的矿井日益增多。在高温矿井下作业，不但劳动生产率会下降，损害工人身体健康，而且严重威胁井下安全

3、，并易引发灾害和事故。同样，对于其他地下工程或岩土工程也存在相似的热害问题。喷混凝土在湿热环境条件下施工工艺参数和物理力学指标与常温状态下不同，因此，高地热及高温水（汽）作用可能导致喷射混凝土回弹量增大，后期强度大幅下降等问题。而喷射混凝土作为直接与基层（岩石、混凝土）粘接起支护的结构，其性能和效果直接反映的是本身所发挥的支护作用，而间接上还会影响到防水、隔热以及衬砌混凝土的性能和耐久性问题。所以，喷射混凝土的热害问题势待研究。为了剖析高地温对喷射混凝土的影响机理并找出有效的防治措施，需要从微观机理和宏

4、观性能两方面进行研究。1.2研究现状及分析由于在土木工程建筑领域内喷射混凝土用于矿山井巷与地下工程的支护衬砌、建筑结构的补强加固等均显示出其独特的功能和显著的效益，国内外学者对喷射混凝土技术做了一定的相关研究。针对热害问题的研究，矿井热害方面，主要在通过外部措施进行降温防治方面做了相关研究；对于高温隧道高地温难题，国内外针对性的研究更少，而且也仅是从降温措施方面做了一些探索。对于直接与基层（岩石、混凝土）粘接的喷射混凝土，还未有文献对其高温情况下的微观机理和宏观性能做实质性的研究。（1）喷射混凝土研究与

5、进展喷射混凝土是由喷射水泥砂浆发展起来的。1914年美国在矿山和土木建筑工程中首先使用了喷射水泥砂浆。1942年瑞士阿利瓦（Aliva）公司研制成转子式混凝土喷射机，能喷射含最大粒径25mm骨料的混凝土；1947年德国BSM公司研制成双罐式混凝土喷射机。1948年至1953年间兴建的奥地利卡普隆水力发电站的米尔隧洞最早使用了喷射混凝土支护。以后，瑞士、德国、法国、瑞典、美国、英国、加拿大、日本等国相继在土木建筑工程中采用了喷射混凝土技术。我国冶金、水电部门于60年代初期，即着手研究混凝土喷射机械及喷射混

6、凝土技术，随后几年，取得了一定的成果，为我国早期喷射混凝土技术的开发奠定了基础[1～4]。20世纪70年代以后，国内外加强了喷射混凝土技术的研发工作，技术上取得了许多突破。这一期间，国际间对喷射混凝土的学术交流也异常活跃[5～9]。同时，关于喷射混凝土技术标准化建设工作，许多国家都很重视。美国混凝土学会于19966年首先制定了《喷射混凝土施工规范》（ACI506-66），1977年制定了《喷射混凝土的材料、配比与施工规定》（ACI506-77）。相继奥地利、德国、芬兰也颁发了相关规范。自1976年以后，

7、我国冶金、煤炭、铁道、水电、军工等部门相继制定了有关喷射混凝土锚杆支护的标准。近十多年来，国内外喷射混凝土技术的新进展主要表现在[10,11]：新型外加剂、外掺料的开发应用，显著改善了喷射混凝土的性能。国内研制与应用的无碱粉状或液体速凝剂近年来已有较快的发展，美国也研制了新型非碱性速凝剂，这样可以使得喷施混凝土后期强度损失减小，同时还可大大减少回弹。喷射混凝土中掺入微粒尺寸仅为水泥颗粒1/60的硅粉是其最新成就之一，它的好处是可以减少回弹，增加强度，降低渗透性和显著增强粘接效应而增加一层喷层厚度。喷射纤

8、维混凝土的研究与应用成效显著。在混合料中掺加纤维，能显著改善喷射混凝土性能，因而近年来发展迅速，应用量也在不断增加。湿拌法喷射混凝土技术有新的提升和发展。日本每年平均生产喷射混凝土100万～200万m3，其中湿拌法占65%。加拿大已形成湿拌、掺硅粉和钢纤维的一整套高性能喷射混凝土施工方法，在多种场合的工程中已得到广泛使用。我国中铁西南研究院对湿拌、掺硅粉、钢纤维和高效减水剂的高性能喷射混凝土开展了研究并取得良好成效。另外，在应用领域方面也有