[發明專利]一種適用于大口徑地鐵管片的高性能纖維混凝土及其應用

在審

• 申請號: 201310440761.4
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103527216A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 歐陽東
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;C04B28/00;C04B14/48;C04B16/06;C04B111/23
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 廖繼海

技術領域

本發明涉及隧道建造領域，更具體地，涉及一種適用于大口徑地鐵管片的高性能纖維混凝土及其應用。

背景技術

隨著經濟的發展，人口的增加，城市的交通壓力也隨之加重，大口徑地鐵隧道盾構工程已然成為城市地下軌道交通工程的必然趨勢。然而，目前的大口徑地鐵盾構管片主要以普通鋼筋混凝土為主要材料。普通鋼筋混凝土強度高，可塑性好，材料來源簡便，但是，其也存在著一些缺點，包括抗拉、抗彎強度低，抗沖擊、抗爆以及韌性差等，這些缺點嚴重限制了其在大口徑管片生產和施工中優勢的充分發揮。眾所周知，混凝土強度越高，其韌性越差、脆性越高、抗裂能力和結構延性越差，結構抗震性能及防火性能也會相應降低，混凝土結構耐久性問題也越突出。其脆性和低抗裂性能使得管片在生產和施工過程中出現大量裂紋甚至破損，使地鐵工程的安全性受到嚴重威脅。除此之外，普通鋼筋混凝土的耐火性能和耐腐蝕性能較差，這也嚴重影響了地鐵隧道耐久性和發生火災時的安全性。

????纖維混凝土，通過在混凝土中摻入纖維材料可有效減少早期塑性裂縫的發展，同時當混凝土承受外部荷載作用時纖維的摻入有效控制其結構裂縫進一步擴展，除此之外還能顯著改善混凝土抗拉、抗彎、抗高溫爆裂、沖擊韌性等性能，從而提高混凝土抗滲、抗凍等耐久性能。

發明內容

本發明的目的在于，尋找一種合適大口徑地鐵盾構管片中使用的混凝土，不當要求強度高，可塑性好，而且需要抗拉、抗彎強度高，抗沖擊、抗爆以及韌性好，在施工中不能出現破損或裂紋。

????本發明提供一種纖維混凝土在隧道施工中的應用。

????所述的隧道為地鐵隧道。

????所述的地鐵隧道施工為大口徑地鐵隧道盾構工程。

????所述的大口徑地鐵隧道盾構工程為大口徑地鐵盾構管片。

????所述的隧道施工為將纖維混凝土作為原料制作大口徑地鐵盾構管片。

????所述的纖維混凝土，按重量份計，包括水泥15~25份，砂子25~30份，碎石40~45份，粉煤灰3~7份，聚羧酸高性能減水劑0.2~0.3份，冷拔端勾型鋼纖維摻入量0.6～1.2份，聚丙烯網狀纖維0.05～0.12份混合，以水膠比0.29~0.32加入水。

本發明的優點在于

1.?纖維混凝土強度等級在C70以上，抗壓強度比基準混凝土高10%以上，抗拉強度提高90%，抗折強度提高30%。

2.?纖維混凝土耐火性能得到明顯改善，殘余抗壓強度提高40%，殘余抗拉強度提高200%，殘余抗折強度提高650%。

3.?纖維混凝土具有良好的耐硫酸鹽腐蝕性能，其質量腐蝕系數和強度腐蝕系數均明顯優于基準混凝土。在施工中，不會出現破碎或裂紋，有效的控制了工程建造中的安全性。

具體實施方式

實施例1

????纖維混凝土的制備，按重量份計，水泥15份，砂子25份，碎石40份，粉煤灰3份，聚羧酸高性能減水劑HPC-R?0.2份，水膠比0.29，鋼纖維摻入量0.6份，聚丙烯纖維摻入量0.05份。

????混凝土立方體抗壓強度為80.50MPa，劈裂抗拉強度為5.59MPa，抗折強度9.44MPa。受火后：殘余抗壓強度60.24MPa，殘余抗拉強度提高5.47MPa，殘余抗折強度提高4.97MPa。受硫酸鹽腐蝕后：質量腐蝕系0.493，抗壓強度腐蝕系數0.148，抗拉強度腐蝕系數0.289。用此種混凝土制作的大口徑地鐵管片，在工程實際中，其結構耐久性均有所提高。

實施例2

????纖維混凝土的制備，按重量百分計，水泥25份，砂子30份，碎石45份，粉煤灰7份，聚羧酸高性能減水劑HPC-R?0.3份，水膠比0.32，鋼纖維摻入量1.2份，聚丙烯纖維摻入量0.12份。

????混凝土立方體抗壓強度為81.61MPa，劈裂抗拉強度為7.73MPa，抗折強度9.94MPa。受火后：殘余抗壓強度63.88MPa，殘余抗拉強度提高5.87MPa，殘余抗折強度提高4.67MPa。受硫酸鹽腐蝕后：質量腐蝕系0.471，抗壓強度腐蝕系數0.137，抗拉強度腐蝕系數0.276。用此種混凝土制作的大口徑地鐵管片，在工程實際中，其結構耐久性均有所提高。?

實施例3

????纖維混凝土的制備，按重量百分計，水泥17.8份，砂子28.5份，碎石42.7份，粉煤灰4.5份，聚羧酸高性能減水劑HPC-R?0.3份，水膠比0.29，鋼纖維摻入量0.9份，聚丙烯纖維摻入量0.1份。