纤维混凝土在高速铁路隧道中的应用课件.ppt

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1、纤维混凝土在高速铁路隧道二次衬砌中的应用研究2011.9混凝土配合比及试验方法二四3一工作性能研究3三3五研究背景主要汇报内容CT及ESEM扫描图像分析六耐久性的影响分析力学性能研究3七研究结论一、研究背景世界上早期修建的高速铁路隧道，其二次衬砌一般采用素混凝土结构，但随着时间的推移，隧道衬砌非结构性裂缝不断出现并发展，维修养护工作量不断加大，甚至影响高速铁路运营安全。为解决高速铁路隧道混凝土开裂掉块问题，德国采用衬砌混凝土加钢筋的方式，日本仍采用素混凝土结构，韩国则在洞口附近采用钢筋混凝土结构，在其余地段采用素混凝土

2、结构，但在交付运营前对高铁隧道逐座进行检查，对发现的裂缝逐条进行处理。一、研究背景隧道衬砌的裂缝包括结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝是由外荷载作用下的直接应力引起的，据调查，隧道衬砌裂缝属于荷载引起的结构性裂缝仅占20%。非结构裂缝主要来自于结构形成和因环境因素作用的损伤劣化两个过程中，约占隧道衬砌裂缝的80%。为抑制混凝土非结构裂缝的出现和发展，目前采用的主要方法是混凝土加筋，包括钢筋混凝土结构、单层钢筋网护面结构、钢纤维混凝土结构和素纤维混凝土结构。一、研究背景我国高速铁路隧道一般采用复合式衬砌，从技术经济综合

3、考虑，II、III、IV级围岩隧道二次衬砌一般可采用素混凝土结构，但二次衬砌开裂问题值得深入研究。2006年，铁道部有关部门根据武广、郑西客专咨询单位德国欧博迈亚公司的意见，召开了高速铁路隧道二衬配筋问题研讨会。2009年4月，铁四院完成了《纤维混凝土在高速铁路隧道中的应用研究》。2010年，铁道部科技司立项《高速铁路隧道技术深化研究——隧道高性能喷射混凝土与纤维混凝土应用技术研究》，并提出了阶段性研究成果。2011年，铁道部科技司立项《高速铁路隧道纤维素技术条件》编制。一、研究背景隧道拱顶开裂修补（1）隧道拱顶开裂修

4、补（2）一、研究背景对比研究的纤维材料种类一、研究背景武广、郑西、贵广铁路隧道的应用混凝土工作性能混凝土力学性能混凝土耐久性主要结论：经过对不同加强方式的研究比较，表明纤维素纤维混凝土在早期收缩性能、综合抗裂性能、工作性能、增韧效果、性价比等方面均优于基准混凝土和其他类型加强混凝土，对延长隧道二衬服务寿命有重要意义。以下仅对纤维素纤维混凝土的研究情况进行介绍。二、混凝土配合比及试验方法材料水泥细骨料粗骨料水粉煤灰减水剂纤维素纤维水胶比贵广线基准26676010501551143.8-0.41纤维266760105015

5、51143.80.90.41武广线基准27278111371471054.5-0.39纤维27278111371471054.50.90.39郑西线基准29270711071361083.4-0.34纤维29270711071361083.40.90.34混凝土原材料及配合比（kg/m3）注：表中“基准”代表基准混凝土，“纤维”代表纤维素纤维混凝土，表中所有数据来源于相关工程试验室试验或现场试验，下同。二、混凝土配合比及试验方法坍落度、扩展度《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》混凝土离析率《欧洲自密实混凝土指南》混凝土

6、抗压强度《普通混凝土力学性能试验方法标准》混凝土抗裂性能《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》美国材料实验协会标准ASTM1579，ASTMC1581-04《混凝土结构耐久性设计规范》混凝土抗疲劳性能自行研制试验方法，进行静力学、动力学模拟疲劳试验混凝土抗渗性能《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》检验项目试验方法三、工作性能研究隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺，这要求混凝土具有良好的工作性能，因此在混凝土配合比设计时应验证纤维对混凝土工作性能的影响。总结武广、郑西、贵广三个铁路项目中

7、隧道二次衬砌纤维混凝土的工作性能，表明纤维素纤维对混凝土工作性能无明显不利影响。与基准混凝土相比，坍落度的变化在±15mm范围以内，而扩展度的降低主要归结于纤维的桥接作用提高了混凝土的粘聚性，减少了混凝土的离析泌水现象。基准混凝土与纤维素纤维混凝土工作性能对比表三、工作性能研究项目名称编号坍落度（mm）扩展度（mm）离析率（%）贵广线基准1903904.72纤维2053500.03武广线基准160450-纤维150400-郑西线基准1804803.75纤维1704600.04上表表明，纤维素纤维混凝土的离析率远低于基准

8、混凝土，这使得混凝土基体更加均匀，减少了收缩引起的裂缝。三、工作性能研究上表为贵广铁路基准混凝土与各种纤维混凝土力学性能比较表，表明纤维素纤维混凝土的离析率远低于其他种类混凝土。配合比编号纤维品种新拌混凝土力学性能坍落度(mm)坍落扩展度（mm）含气量（%）抗离析指标（%）T1无190390×3901.94.72T20.08%UF