[發(fā)明專利]地?zé)崆治g條件下隧洞襯砌用雙層結(jié)構(gòu)混凝土及其施工方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210148056.2
• 申請(qǐng)日: 2012-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102661154A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱勇;孫海燕;龔愛(ài)民;彭玉林;宋天文;林志祥;楊玲;黃海燕;王福來(lái);石鐵彪;任星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D11/10
• 分類號(hào): E21D11/10;E21D11/38;C04B28/00
• 代理公司: 昆明正原專利商標(biāo)代理有限公司 53100
• 代理人: 陳左

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水利和土木工程材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地?zé)崆治g條件下隧洞襯砌用雙層結(jié)構(gòu)混凝土及其施工方法。

背景技術(shù)

工程中出現(xiàn)的高溫條件及地下水侵蝕問(wèn)題，對(duì)混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性具有不利影響。若澆筑和凝結(jié)期間的溫度較高，雖然使很早期的強(qiáng)度得以提高，但從澆筑7天后，便會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利的影響，究其原因主要在于，初期的快速水化，勢(shì)必形成了物理結(jié)構(gòu)不良的水化物，且大都是多孔結(jié)構(gòu)，以致大部分空隙仍保持著未被填充的狀態(tài)。由膠空比（已水化水泥漿的體積與水化水泥漿與毛細(xì)孔體積之和的比值）準(zhǔn)則可以推斷，必將引起強(qiáng)度的下降，因?yàn)樯倏捉Y(jié)構(gòu)雖然水化作用慢，但漿體中終將達(dá)到較高的膠空比。早期高溫對(duì)后期強(qiáng)度有不利影響這一解釋已被弗貝克（Verbek）和海爾謬斯（Helmuth）所引伸，他們認(rèn)為較高溫度下初始水化速率的加快減緩了此后的水化速率，且在漿體內(nèi)部產(chǎn)生了不均勻分布的水化產(chǎn)物。其原因在于，在初始水化速率較高溫度下，已經(jīng)離開(kāi)水泥顆粒的水化產(chǎn)物還來(lái)不及擴(kuò)散也沒(méi)有足夠的時(shí)間使其在內(nèi)部空間均勻沉淀。因此，正在水化的水泥顆粒周圍聚集了高濃度的水化產(chǎn)物，這就減緩了此后的水化速率且對(duì)混凝土的后期強(qiáng)度產(chǎn)生了不利的影響。除此之外，水化產(chǎn)物本身的不均勻分布對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，因?yàn)檫@種內(nèi)部空間的膠空比低于水化程度相同但分布較均勻情況下的膠空比，這樣，局部的薄弱點(diǎn)使整個(gè)漿體的強(qiáng)度降低。另外有研究表明，初始溫度越高，最終強(qiáng)度越低。

已發(fā)現(xiàn)100℃以上高溫條件下養(yǎng)護(hù)的混凝土隨后在通常周圍環(huán)境溫度下暴露于濕氣中可能會(huì)使效能降低，這種現(xiàn)象稱為延遲鈣礬石（三十二水三硫鋁酸六鈣）的形成，其特點(diǎn)是在某些集料顆粒周圍產(chǎn)生“裂口”，這些裂口往往含有壓緊的鈣礬石。延長(zhǎng)鈣礬石生成（DEF）是一種硫酸鹽侵蝕形式，主要由于高溫破壞了鈣礬石-硫酸鹽，以及鋁酸鹽，并有跡象表明上述鹽被C-S-H吸收。冷卻時(shí)，硫酸鹽可能重新形成鈣礬石，并伴有相應(yīng)的體積膨脹。這種膨脹導(dǎo)致在臨近的集料顆粒處形成粗大結(jié)晶的鈣礬石，同時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，最后導(dǎo)致開(kāi)裂。DEF的確切機(jī)理目前尚不清楚，但是因其他原因（如堿集料反應(yīng)ASR或溫度梯度）造成初始損傷是DEF產(chǎn)生惡性膨脹的先決條件。

由于在地形地貌、地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū)修建隧洞工程時(shí)，往往會(huì)遇到高地?zé)岬氖┕だ_，此時(shí)若仍采用傳統(tǒng)單層混凝土，通常難以滿足工程需要，也勢(shì)必嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度及耐久性，且混凝土的服役壽命較低，對(duì)工程安全帶來(lái)隱患。

發(fā)明內(nèi)容

為解決采用傳統(tǒng)單層混凝土產(chǎn)生的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種地?zé)崆治g條件下隧洞襯砌用雙層結(jié)構(gòu)混凝土，該隧洞襯砌混凝土由結(jié)構(gòu)層混凝土和保護(hù)層混凝土組成；其中，結(jié)構(gòu)層采用普通的C30鋼筋混凝土，保護(hù)層采用C20復(fù)合混凝土，其是由水122kg/m³、水泥240kg/m³、細(xì)集料750kg/m³、粗集料1233kg/m³、火山灰48kg/m³、減水劑2.88kg/m³、聚丙烯纖維1.8kg/m³和丙烯酸酯共聚乳液36kg/m³混合比例形成的復(fù)合混凝土。由保護(hù)層來(lái)改善地?zé)釛l件下結(jié)構(gòu)層混凝土的施工條件，并利用保護(hù)層的隔熱效應(yīng)降低正常運(yùn)行條件下結(jié)構(gòu)層內(nèi)外溫度差，同時(shí)由于保護(hù)層具有較強(qiáng)的抗裂和抗侵蝕能力，從而進(jìn)一步提高隧洞襯砌混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和耐久性能。本發(fā)明適合地?zé)岷颓治g環(huán)境下隧洞支護(hù)，特別適合隧洞運(yùn)行階段由于地?zé)釛l件襯砌混凝土易開(kāi)裂等復(fù)雜底層隧洞支護(hù)。