CN103527216A - 一种适用于大口径地铁管片的高性能纤维混凝土及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纤维混凝土在隧道施工中的新应用，用纤维混凝土制作大口径地铁盾构管片，按重量份计，所述的纤维混凝土包括水泥15~25份，砂子25~30份，碎石40~45份，粉煤灰3~7份，聚羧酸高性能减水剂0.2~0.3份，冷拔端勾型钢纤维掺入量0.6～1.2份，聚丙烯网状纤维0.05～0.12份混合，以水胶比0.29~0.32加入水。本发明的优点在于加入了纤维混凝土的地铁盾构管片抗压强度比基准混凝土高10%以上，抗拉强度提高90%，抗折强度提高30%，纤维混凝土耐火性能得到明显改善，残余抗压强度提高40%，残余抗拉强度提高200%，残余抗折强度提高650%。
Description
技术领域
本发明涉及隧道建造领域，更具体地，涉及一种适用于大口径地铁管片的高性能纤维混凝土及其应用。
背景技术
随着经济的发展，人口的增加，城市的交通压力也随之加重，大口径地铁隧道盾构工程已然成为城市地下轨道交通工程的必然趋势。然而，目前的大口径地铁盾构管片主要以普通钢筋混凝土为主要材料。普通钢筋混凝土强度高，可塑性好，材料来源简便，但是，其也存在着一些缺点，包括抗拉、抗弯强度低，抗冲击、抗爆以及韧性差等，这些缺点严重限制了其在大口径管片生产和施工中优势的充分发挥。众所周知，混凝土强度越高，其韧性越差、脆性越高、抗裂能力和结构延性越差，结构抗震性能及防火性能也会相应降低，混凝土结构耐久性问题也越突出。其脆性和低抗裂性能使得管片在生产和施工过程中出现大量裂纹甚至破损，使地铁工程的安全性受到严重威胁。除此之外，普通钢筋混凝土的耐火性能和耐腐蚀性能较差，这也严重影响了地铁隧道耐久性和发生火灾时的安全性。
纤维混凝土，通过在混凝土中掺入纤维材料可有效减少早期塑性裂缝的发展，同时当混凝土承受外部荷载作用时纤维的掺入有效控制其结构裂缝进一步扩展，除此之外还能显著改善混凝土抗拉、抗弯、抗高温爆裂、冲击韧性等性能，从而提高混凝土抗渗、抗冻等耐久性能。
发明内容
本发明的目的在于，寻找一种合适大口径地铁盾构管片中使用的混凝土，不当要求强度高，可塑性好，而且需要抗拉、抗弯强度高，抗冲击、抗爆以及韧性好，在施工中不能出现破损或裂纹。
本发明提供一种纤维混凝土在隧道施工中的应用。
所述的隧道为地铁隧道。
所述的地铁隧道施工为大口径地铁隧道盾构工程。
所述的大口径地铁隧道盾构工程为大口径地铁盾构管片。
所述的隧道施工为将纤维混凝土作为原料制作大口径地铁盾构管片。
所述的纤维混凝土，按重量份计，包括水泥15~25份，砂子25~30份，碎石40~45份，粉煤灰3~7份，聚羧酸高性能减水剂0.2~0.3份，冷拔端勾型钢纤维掺入量0.6～1.2份，聚丙烯网状纤维0.05～0.12份混合，以水胶比0.29~0.32加入水。
本发明的优点在于
1. 纤维混凝土强度等级在C70以上，抗压强度比基准混凝土高10%以上，抗拉强度提高90%，抗折强度提高30%。
2. 纤维混凝土耐火性能得到明显改善，残余抗压强度提高40%，残余抗拉强度提高200%，残余抗折强度提高650%。
3. 纤维混凝土具有良好的耐硫酸盐腐蚀性能，其质量腐蚀系数和强度腐蚀系数均明显优于基准混凝土。在施工中，不会出现破碎或裂纹，有效的控制了工程建造中的安全性。
具体实施方式
实施例1
纤维混凝土的制备，按重量份计，水泥15份，砂子25份，碎石40份，粉煤灰3份，聚羧酸高性能减水剂HPC-R 0.2份，水胶比0.29，钢纤维掺入量0.6份，聚丙烯纤维掺入量0.05份。
混凝土立方体抗压强度为80.50MPa，劈裂抗拉强度为5.59MPa，抗折强度9.44MPa。受火后：残余抗压强度60.24MPa，残余抗拉强度提高5.47MPa，残余抗折强度提高4.97MPa。受硫酸盐腐蚀后：质量腐蚀系0.493，抗压强度腐蚀系数0.148，抗拉强度腐蚀系数0.289。用此种混凝土制作的大口径地铁管片，在工程实际中，其结构耐久性均有所提高。
实施例2
纤维混凝土的制备，按重量百分计，水泥25份，砂子30份，碎石45份，粉煤灰7份，聚羧酸高性能减水剂HPC-R 0.3份，水胶比0.32，钢纤维掺入量1.2份，聚丙烯纤维掺入量0.12份。
混凝土立方体抗压强度为81.61MPa，劈裂抗拉强度为7.73MPa，抗折强度9.94MPa。受火后：残余抗压强度63.88MPa，残余抗拉强度提高5.87MPa，残余抗折强度提高4.67MPa。受硫酸盐腐蚀后：质量腐蚀系0.471，抗压强度腐蚀系数0.137，抗拉强度腐蚀系数0.276。用此种混凝土制作的大口径地铁管片，在工程实际中，其结构耐久性均有所提高。
实施例3
纤维混凝土的制备，按重量百分计，水泥17.8份，砂子28.5份，碎石42.7份，粉煤灰4.5份，聚羧酸高性能减水剂HPC-R 0.3份，水胶比0.29，钢纤维掺入量0.9份，聚丙烯纤维掺入量0.1份。
混凝土立方体抗压强度为82.55MPa，劈裂抗拉强度为6.88MPa，抗折强度12.38MPa。受火后：残余抗压强度59.44MPa，残余抗拉强度提高5.78MPa，残余抗折强度提高5.16MPa。受硫酸盐腐蚀后：质量腐蚀系0.503，抗压强度腐蚀系数0.134，抗拉强度腐蚀系数0.242。用此种混凝土制作的大口径地铁管片，在工程实际中，其结构耐久性均有所提高。
上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，在不违背本发明实质的基础上所做的改进、修饰及替代均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1. 一种纤维混凝土在隧道施工中的应用。
2. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的隧道为地铁隧道。
3. 根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的地铁隧道施工为大口径地铁隧道盾构工程。
4. 根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的大口径地铁隧道盾构工程为大口径地铁盾构管片。
5. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的隧道施工为将纤维混凝土作为原料制作大口径地铁盾构管片。
6. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的纤维混凝土，按重量份计，包括水泥15~25份，砂子25~30份，碎石40~45份，粉煤灰3~7份，聚羧酸高性能减水剂0.2~0.3份，冷拔端勾型钢纤维掺入量0.6～1.2份，聚丙烯网状纤维0.05～0.12份混合，以水胶比0.29~0.32加入水。
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