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铁路隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀的技术措施研究

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铁路隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀的技术措施研究

作者：黄波中南大学

学位级别：硕士

我国西南地区工程地质结构复杂,地下水富含硫酸盐,对该地区铁路隧道衬砌混凝土造成了严重的侵蚀破坏,存在重大的安全隐患。为保证未来新建铁路隧道的长期服役性能和对既有隧道的修复加固,迫切需要开展隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研... 详细信息

我国西南地区工程地质结构复杂,地下水富含硫酸盐,对该地区铁路隧道衬砌混凝土造成了严重的侵蚀破坏,存在重大的安全隐患。为保证未来新建铁路隧道的长期服役性能和对既有隧道的修复加固,迫切需要开展隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究。本文在现场调研既有铁路隧道衬砌混凝土的硫酸盐侵蚀破坏特点的基础上,针对隧道初支喷射混凝土和二衬混凝土受硫酸盐侵蚀的特点,采用全浸泡,半浸泡和干湿循环试验方法研发了两种适用于初支混凝土和二衬混凝土的Ⅰ型和Ⅱ型防腐剂;综合硫酸盐在混凝土内的侵入深度和XRD微观分析结果试验研究了DPS(深度渗透密封剂,Deep Penetration Sealer)和RMO(修补砂浆覆盖液,Deep Penetration Sealer)两种混凝土表面处理材料改善混凝土抗硫酸盐侵蚀的效果和机理。取得了如下的研究成果：(1)运用XRD, SEM和EDS等微观检测手段,分析了西南地区典型隧道衬砌破坏劣化模式,得出在高浓度硫酸盐环境中发生的物理和化学侵蚀是导致衬砌混凝土劣化的主要原因。(2)基于粉煤灰和硅灰双掺研制的Ⅰ型和Ⅱ型防腐剂能有效提高初支混凝土和二衬混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能：掺加20%Ⅰ型防腐剂的初支混凝土在5%的Na2SO4溶液中浸泡240天后,强度损失为7.2%,而未掺Ⅰ型防腐剂的普通混凝土的强度损失为71.7%;掺加30%Ⅱ型防腐剂的二衬混凝土抗硫酸盐等级从KS90提高为KS150。(3)实际工程应用显示,掺加Ⅰ型防腐剂的初支混凝土具有良好的喷射施工性能,掺加Ⅱ型防腐剂的二衬混凝土具有良好泵送性能,说明两种防腐剂实际使用价值高。(4)在混凝土迎水面抹涂RMO和DPS能有效降低硫酸盐在混凝土中的侵入深度,降低硫酸盐对混凝土的侵蚀作用,其原因是阻碍了硫酸盐向混凝土内部迁移;在混凝土背水面涂抹RMO和DPS亦能降低硫酸盐在混凝土中的侵入深度,其机理是阻止水分在混凝土表面蒸发,降低混凝土内部毛细管的虹吸附作用,延缓硫酸盐进入混凝土内部引起混凝土劣化破坏。

关键词：硫酸盐侵蚀铁路隧道衬砌混凝土防腐剂表面涂层

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地铁衬砌混凝土抗裂性提升技术研究

地铁衬砌混凝土抗裂性提升技术研究

作者：单体庆青岛理工大学

学位级别：硕士

地铁工程作为城市中重要的交通工程之一,其安全性和耐久性尤为重要。对于地铁工程建设中所用的混凝土,其强度等级较高,性能的稳定性要受到原材料品质、水泥用量、施工条件等多方面因素的影响。另外,针对某市在建地铁工程所处的沿海环境... 详细信息

地铁工程作为城市中重要的交通工程之一,其安全性和耐久性尤为重要。对于地铁工程建设中所用的混凝土,其强度等级较高,性能的稳定性要受到原材料品质、水泥用量、施工条件等多方面因素的影响。另外,针对某市在建地铁工程所处的沿海环境,所用混凝土还要面临含有高浓度腐蚀离子的海水侵蚀影响,如钢筋混凝土结构本身存在裂缝,将会发生钢筋的锈蚀作用,严重影响整体结构的安全与使用。因此,本文以提升混凝土的抗裂性为目的,并结合地铁工程建设的需要,对地铁衬砌混凝土进行了系统的抗裂性能研究。主要研究内容如下:(1)针对在建地铁工程所用衬砌混凝土的开裂问题,对某市地铁线路的部分站点进行了实地检测与调研,包括有:混凝土原材料的性能检测、裂缝密集区的数据统计、衬砌混凝土原用配合比的性能验证以及出现开裂的原因分析。(2)参照大体积混凝土抗裂性能的技术要求,本文采用大掺量矿物掺合料的方法。在不同的胶凝材料体系下,根据混凝土28d抗压强度分别与胶凝材料用量、胶水比之间的线性回归方程式计算出地铁衬砌混凝土的参考配合比,并基于某地区的原材料成本分析优选出成本低廉且性能优异的最佳配合比作为地铁衬砌混凝土的推荐配合比。(3)基于所得到的地铁衬砌混凝土推荐配合比进行了抗裂性能研究,包括有:水化热试验分析、干缩性能分析和早期抗裂性能试验研究,以及抗氯离子渗透性能试验等。相比较地铁衬砌混凝土原用配合比,推荐配合比的收缩性能和抗裂性得到显著改善,其中混凝土试件在达到60d养护龄期时的最大收缩率要低于3×10、平板开裂试验所用试件在养护9d龄期内无裂缝出现,且抗渗性能也较好。(4)对地铁衬砌混凝土所用的推荐配合比进行实地检测与调研后发现,混凝土回弹强度全部满足强度等级的要求,混凝土中出现裂缝的数量减少了85%且裂缝的平均宽度值最大降低了65%,使用推荐配合比后显著改善了混凝土的抗裂性。本文所提出的高抗裂性地铁衬砌混凝土推荐配合比,具有良好的工程应用效果,也满足地铁工程的耐久性及安全性,对于地铁工程建设具有重大的使用价值。

关键词：衬砌混凝土地铁工程配合比优化抗裂性耐久性经济

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冬季隧道衬砌混凝土暖棚法施工

公路交通科技（应用技术版） 2012年第5期8卷 231-232页

作者：王峰中铁隧道股份有限公司河南郑州450000

冬季隧道衬砌混凝土暖棚法施工是低成本高效益的施工方法,如何有效控制混凝土的温度施工、养护温度是冬季隧道衬砌施工的关键。

关键词：隧道工程衬砌混凝土暖棚法温度控制

结构设计因素对泄洪洞衬砌混凝土施工期温度裂缝的影响

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水电能源科学 2021年第8期39卷 138-141页

作者：段亚辉王孝海段兴平康旭升武汉大学水利水电学院湖北武汉430072 武昌理工学院智能建造学院湖北武汉430023 中国三峡建设管理有限公司白鹤滩工程建设部四川成都610094

施工期温度裂缝会给高流速泄洪洞带来安全隐患,影响结构耐久性,应从结构设计开始加强控制。综合已有研究成果,补充部分三维有限元仿真计算,并结合三峡、溪洛渡、白鹤滩等巨型水电站泄洪洞衬砌结构设计的成功经验,系统分析结构型式、断... 详细信息

施工期温度裂缝会给高流速泄洪洞带来安全隐患,影响结构耐久性,应从结构设计开始加强控制。综合已有研究成果,补充部分三维有限元仿真计算,并结合三峡、溪洛渡、白鹤滩等巨型水电站泄洪洞衬砌结构设计的成功经验,系统分析结构型式、断面尺寸、内部钢筋和过缝钢筋、锚杆、衬砌与围岩间设砂浆垫层等结构设计因素对衬砌混凝土温度裂缝控制的影响程度,提出在衬砌结构设计中要兼顾混凝土温度裂缝控制,尽量减小约束,尽可能选择平直、小曲率、小断面结构,减小分缝分块,钢筋不过缝,衬砌与围岩间设砂浆垫层等。

关键词：高流速泄洪洞衬砌混凝土温度裂缝温控防裂结构设计

江坪河放空洞有压洞口段衬砌混凝土冬季温控方案分析

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中国农村水利水电 2011年第6期 117-120页

作者：张军段亚辉武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

冬季衬砌混凝土施工面临的寒潮等问题,容易导致混凝土产生裂缝。基于有限元分析软件ANSYS,对江坪河放空洞有压段洞口段衬砌厚度为1.0 m的混凝土的拆模时间、围岩特性以及在遭遇寒潮时保温与否等6种不同的方案的进行了分析,并提出相应的... 详细信息

冬季衬砌混凝土施工面临的寒潮等问题,容易导致混凝土产生裂缝。基于有限元分析软件ANSYS,对江坪河放空洞有压段洞口段衬砌厚度为1.0 m的混凝土的拆模时间、围岩特性以及在遭遇寒潮时保温与否等6种不同的方案的进行了分析,并提出相应的温控方案和温控标准供设计与施工参考。

关键词：衬砌混凝土有压洞口段冬季温控拆模时间围岩特性寒潮保温方案分析

衬砌混凝土技术在水利工程渠道工程施工中的应用

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居舍 2021年第28期 41-42页

作者：李超潍坊振业水利建筑安装开发中心

在经济不断发展的过程中,科技水平、管理水平也在不断进步发展。水利工程作为保障国民生产生活的基础工程,在近年来的工程建设过程中,施工水平、管理制度有了长足的发展。在水利工程的渠道工程施工过程中,衬砌混凝土技术的应用,非常普遍... 详细信息

在经济不断发展的过程中,科技水平、管理水平也在不断进步发展。水利工程作为保障国民生产生活的基础工程,在近年来的工程建设过程中,施工水平、管理制度有了长足的发展。在水利工程的渠道工程施工过程中,衬砌混凝土技术的应用,非常普遍,也发挥着重要的工程安全、工程质量保障作用。本文对衬砌混凝土技术在水利工程渠道工程施工中的应用,进行了分析与研究,希望为相关工作的开展,提供参考。

关键词：衬砌混凝土渠道工程施工应用

溪洛渡水电站导流洞不同厚度衬砌混凝土通水冷却效果研究

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中国农村水利水电 2008年第12期 119-122页

作者：郭杰段亚辉水资源与水电工程科学国家重点试验室武汉大学武汉430072

针对隧洞衬砌混凝土温控防裂的问题,以溪洛渡水电站导流洞工程为例对于不同厚度的衬砌混凝土通水冷却的温控效果进行研究。结果表明,在地下衬砌混凝土工程中通水冷却是一种十分有效的温控措施,特别是厚度较大的衬砌结构的温控防裂效果... 详细信息

针对隧洞衬砌混凝土温控防裂的问题,以溪洛渡水电站导流洞工程为例对于不同厚度的衬砌混凝土通水冷却的温控效果进行研究。结果表明,在地下衬砌混凝土工程中通水冷却是一种十分有效的温控措施,特别是厚度较大的衬砌结构的温控防裂效果十分明显,必须采取通水冷却才能达到防止早期温度裂缝的目的。但很薄的衬砌混凝土结构通水冷却效果不佳。该成果在溪洛渡水电站工程导流洞工程衬砌混凝土施工中得到应用,并取得良好的温控防裂效果。

关键词：衬砌混凝土水管冷却温度应力温控措施

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隧道火灾后衬砌混凝土抗压强度的超声检测

消防科学与技术 2019年第2期38卷 229-233页

作者：翟子泰王强朱凯李海航吴珂黄亚东凌张伟中国计量大学质量与安全工程学院浙江杭州310018 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江省消防总队浙江杭州310014 浙江省特种设备检验研究院浙江杭州310020 浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室浙江杭州310020

为快速、准确、无损地判断火灾对隧道衬砌结构混凝土的烧损程度,基于超声法对在200～800℃范围内恒温2、3、4 h后混凝土试块的声学参数、剩余抗压强度进行试验研究,分析声时、幅值、声速的变化,验证超声回弹综合法对于混凝土强度测试的... 详细信息

为快速、准确、无损地判断火灾对隧道衬砌结构混凝土的烧损程度,基于超声法对在200～800℃范围内恒温2、3、4 h后混凝土试块的声学参数、剩余抗压强度进行试验研究,分析声时、幅值、声速的变化,验证超声回弹综合法对于混凝土强度测试的适用性。结果表明:200～800℃范围内,随受火温度升高,声时增加,幅值、声速下降,衬砌混凝土声速随温度变化稳定且二者存在较好的线性关系。火灾后隧道衬砌混凝土的剩余抗压强度与声速值、回弹值有较好的相关性,通过最小二乘法拟合得到的测强公式相关系数为0.93,在实际检测中可使用超声回弹综合法确定火灾后衬砌混凝土的剩余抗压强度,判断损伤程度。

关键词：隧道火灾衬砌混凝土抗压强度超声检测声时声速拟合结果测强公式

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模板材质和拆模时间对衬砌混凝土应力的影响

水电能源科学 2010年第4期28卷 103-106页

作者：黄英豪段亚辉武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

以溪洛渡水电站无压泄洪洞为例,采用三维有限元法仿真计算1 m厚衬砌混凝土的温度与温度应力,分析了不同模板材质和拆模时间多方案温度应力变化发展规律,提出了有效减少温度裂缝发生的合理建议,可供类似隧洞工程衬砌混凝土的温控设计与... 详细信息

以溪洛渡水电站无压泄洪洞为例,采用三维有限元法仿真计算1 m厚衬砌混凝土的温度与温度应力,分析了不同模板材质和拆模时间多方案温度应力变化发展规律,提出了有效减少温度裂缝发生的合理建议,可供类似隧洞工程衬砌混凝土的温控设计与施工参考。

关键词：模板材质拆模时间衬砌混凝土温度应力无压泄洪洞溪洛渡水电站