[發明專利]一種隧洞支護用高強鋼筋混凝土管片及其生產方法

在審

• 申請號: 201810651520.7
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108825261A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 池建軍;隋世軍;辛鳳茂;楊凡;畢守森;吳桂蘭;李萍;于茂;常峻;趙茜瑤
• 申請（專利權）人: 中水北方勘測設計研究有限責任公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;C04B28/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發明公開了一種隧洞支護用高強鋼筋混凝土管片及其生產方法，在生產C45、C50、C55常規高強混凝土的管片原材料中，每立方米混凝土添加35kg～40kg無機納米材料和6kg～8kg聚丙烯粗纖維；利用無機納米材料對顆粒級配和界面顯微結構的改善作用，在提高混凝土密實度的同時提高聚丙烯粗纖維與混凝土界面的結合狀況和握裹力，從而使生產出來的新型鋼筋混凝土管片的抗拉、抗壓、抗彎折、抗滲等方面性能均得到大幅提高。本發明解決了常規高強鋼筋混凝土管片性能受限于生產原材料而難以提高的問題，同時解決了常規高強鋼筋混凝土管片在生產過程中易出現的表面蜂窩、麻面、微裂縫、邊角損壞等影響管片性能的外觀和質量缺陷問題，在保證復雜地質條件下隧洞的長久穩定的同時有效降低引水隧洞的全壽命成本。

技術領域

本發明涉及一種混凝土管片，尤其是一種隧洞支護用高強鋼筋混凝土管片及其生產方法，用于高埋深、高外水、高地應力、強巖爆、大變形等復雜地質條件下提高隧洞支護用常規高強鋼筋混凝土管片性能。

背景技術

伴隨著國家基礎設施建設的快速發展，在水利、市政、鐵路等領域的建設中，全斷面巖石掘進機(TBM)逐漸廣泛應用于埋深長隧洞開挖施工中，而深埋長隧洞不可避免的會遇到復雜的工程地質條件如:高埋深、高外水、高地應力、巖爆、軟巖大變形、穿越斷層破碎帶等。工程施工中為了保證TBM掘進機施工順利進行，常采用掘進與安裝管片同步進行的施工方式。由于管片是隧洞襯砌主體，關系洞室施工運行安全并直接影響隧洞施工質量、隧洞工程耐久性。所以隧洞襯砌高性能新型管片越來越受到重視，成為目前隧洞技術研究的一個重要方向。以混凝土為基體，以金屬纖維、無機非金屬纖維、合成纖維或天然有機纖維為增強材料的纖維增強混凝土(簡稱纖維混凝土)和普通混凝土相比，其抗拉強度、抗滲性等性能可得到提高，國內外都對其進行了深入的研究和廣泛的工程實踐。近些年國內工程借鑒歐美各國在水利、鐵路、地鐵隧洞廣泛應用纖維混凝土管片的成功經驗，在各類工程中都逐漸采用纖維混凝土管片技術。但當隧洞施工過程中設計混凝土管片抗拉、抗壓、抗彎折、抗滲等方面的性能難以滿足不良地質洞段的支護要求時，在現有管片設計厚度及料源條件下，加纖維僅在抗拉、抗滲等方面起到提高混凝土管片性能的作用，這就要求有一種能全面提高混凝土管片抗拉、抗壓、抗彎折、抗滲等方面性能的新配方。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種不受料源限制，能全面提高混凝土管片抗拉、抗壓、抗彎折、抗滲等方面性能的隧洞支護用高強鋼筋混凝土管片及其生產方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種隧洞支護用高強鋼筋混凝土管片，在生產C45、C50、C55常規高強混凝土的管片原材料中，每立方米混凝土添加35kg～40kg無機納米材料和6kg～8kg聚丙烯粗纖維；

無機納米材料指標和聚丙烯粗纖維指標如下：

無機納米材料指標表

聚丙烯粗纖維指標表

上述隧洞支護用高強鋼筋混凝土管片的生產方法，包括以下步驟：

(1)復合材料的檢測試驗：管片生產添加的無機納米材料和聚丙烯粗纖維，使用前對兩種材料的各項指標進行試驗檢測，以保證其滿足設計技術要求；

(2)配合比試驗：管片生產原材料水泥、水、砂、碎石配合比參照C45、C50、C55常規高強混凝土，然后按每立方米混凝土添加35kg～40kg無機納米材料和6kg～8kg聚丙烯粗纖維，按不同比例組合澆注多組標準混凝土試塊并經養護后進行試驗，得到不同配合比條件下混凝土試塊力學性能，在滿足設計技術要求條件下選擇最為經濟的配合比進行管片批量生產。

所述步驟(2)中，混凝土標準試塊先在55℃～60℃進行蒸汽養護6～9小時，然后再轉入標準養護28天；混凝土試塊力學性能試驗項目包括：抗壓強度、抗拉強度、抗折強度、彈性模量、抗滲性。