CN108238806A - 耐火混凝土沉管隧道 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耐火混凝土沉管隧道，该耐火混凝土沉管隧道包括底壁、顶壁、两外墙身、及两内墙身，所述顶壁与所述底壁相对设置，两所述外墙身连接于所述顶壁和所述底壁相对的两侧，且与所述顶壁和所述底壁围合形成具有两端开口的总通道，两所述内墙身设于所述总通道内，且将所述总通道沿其延伸方向分隔为三通道；所述顶壁为聚丙烯纤维混凝土材质。本发明的技术方案可有效提升沉管隧道的耐火性能。

Description

耐火混凝土沉管隧道

技术领域

本发明涉及沉管隧道技术领域，特别涉及一种耐火混凝土沉管隧道。

背景技术

随着技术的发展与进步，沉管隧道在布设江底和海底隧道交通方面的应用逐渐增多。由于沉管隧道往往处于水下、位置特殊，其耐火性能的优劣显得尤为重要。这是因为，当沉管隧道内发生火灾时，优异的耐火性能意味着沉管隧道发生剥落、坍塌的时限能够延长许多，意味着存在更长的人员疏散时间和生命救援时间。因此，如何提升沉管隧道的耐火性能亦显得尤为重要。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种耐火混凝土沉管隧道，旨在有效提升沉管隧道的耐火性能。

为实现上述目的，本发明提出的耐火混凝土沉管隧道包括底壁、顶壁、两外墙身、及两内墙身，

所述顶壁与所述底壁相对设置，两所述外墙身连接于所述顶壁和所述底壁相对的两侧，且与所述顶壁和所述底壁围合形成具有两端开口的总通道，两所述内墙身设于所述总通道内，且将所述总通道沿其延伸方向分隔为三通道；

所述顶壁为聚丙烯纤维混凝土材质。

可选地，所述聚丙烯纤维混凝土的组分包括：水、水泥、粉煤灰、石粉、石子、减水剂、及聚丙烯纤维。

可选地，所述聚丙烯纤维混凝土各组分的质量百分比含量如下：

水泥 12.2％-12.8％；

粉煤灰 6.3％-6.6％；

石粉 36.5％-38.5％；

石子 35.5％-37.4％；

减水剂 0.15％-0.4％；

聚丙烯纤维 0.02％-0.06％；

余量为水。

可选地，所述石子包括10mm石子和20mm石子。

可选地，所述10mm石子在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量为16.3％-17.4％，所述20mm石子在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量为19.2％-20.0％。

可选地，所述聚丙烯纤维混凝土的组分还包括缓凝剂。

可选地，所述缓凝剂在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量不超过0.15％。

可选地，所述顶壁中设有钢筋，所述钢筋距所述顶壁的内壁面的距离大于等于60mm，且小于等于所述钢筋直径的25倍。

可选地，所述顶壁的厚度为H，750mm≤H≤770mm。

可选地，所述内墙身为聚丙烯纤维混凝土材质；

且/或，所述外墙身为聚丙烯纤维混凝土材质；

且/或，所述底壁为聚丙烯纤维混凝土材质。

本发明的耐火混凝土沉管隧道，其顶壁为聚丙烯纤维混凝土材质，在面对火灾的情况下，聚丙烯纤维的熔点为160℃左右，其熔化时可令顶壁中的混凝土产生细小的缝隙，从而使得混凝土中的水汽可沿缝隙排出，降低混凝土结构内部的孔隙压力，减少混凝土的膨胀、开裂，进而有效减少了顶壁中混凝土的剥落，延缓了顶壁的坍塌时限，即有效提升了沉管隧道的耐火性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明耐火混凝土沉管隧道一实施例的剖视结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	耐火混凝土沉管隧道	30	外墙身
10	底壁	40	内墙身
				20	顶壁

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种耐火混凝土沉管隧道100。

如图1所示，该耐火混凝土沉管隧道100包括底壁10、顶壁20、两外墙身30、及两内墙身40；

所述顶壁20与所述底壁10相对设置，两所述外墙身30连接于所述顶壁20和所述底壁10相对的两侧，且与所述顶壁20和所述底壁10围合形成具有两端开口的总通道，两所述内墙身40设于所述总通道内，且将所述总通道沿其延伸方向分隔为三通道；

所述顶壁20为聚丙烯纤维混凝土材质。

本发明的耐火混凝土沉管隧道100，其顶壁20为聚丙烯纤维混凝土材质，在面对火灾的情况下，聚丙烯纤维的熔点为160℃左右，其熔化时可令顶壁20中的混凝土产生细小的缝隙，从而使得混凝土中的水汽可沿缝隙排出，降低混凝土结构内部的孔隙压力，减少混凝土的膨胀、开裂，进而有效减少了顶壁20中混凝土的剥落，延缓了顶壁20的坍塌时限，即有效提升了沉管隧道的耐火性能。

其中，所述聚丙烯纤维混凝土的组分包括：水、水泥、粉煤灰、石粉、石子、减水剂、及聚丙烯纤维，所述减水剂为第三代中高范围减水剂。

所述聚丙烯纤维混凝土各组分的质量百分比含量如下：

水泥 12.2％-12.8％；

粉煤灰 6.3％-6.6％；

石粉 36.5％-38.5％；

石子 35.5％-37.4％；

减水剂 0.15％-0.4％；

聚丙烯纤维 0.02％-0.06％；

余量为水。

采用该配比的顶壁20，不仅能够有效满足沉管隧道各方面的强度等级要求，而且具有良好防渗性能，能有效防止环境及化学攻击、没有泌水、浇筑后温度不超过70℃，能减少固结后的收缩。并且，这样的顶壁20，耐久性也大大地得以提升，可达到120年，耐火性能亦极大地得以提升，增加至4小时的耐火等级。如此，不仅能减省日后沉管隧道的维修费用，在火灾发生时还能够有效保护沉管隧道的结构，延长救援时间，保障市民生命安全。

此外，采用该配比的顶壁20，氯离子总含量不超过0.1％，这样，可使得顶壁20的碳化有效减慢，进一步增强顶壁20的耐久度，从而有效保障其耐火性能。另外，采用该配比的顶壁20，吸水率低(吸水率不超过1.5％)，如此，提高了顶壁20对化学攻击的抗性，加强了顶壁20的抗水能力和耐久度。

优选地，所述石粉的级配如下表所示：

筛孔尺寸	质量百分比(筛后)
		2.36mm	60-100
1.18mm	30-90
		600μm	15-54
300μm	5-40

优选地，所述石子包括10mm石子和20mm石子。具体地，10mm石子和20mm石子的级配如下表所示：

所述10mm石子在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量为16.3％-17.4％，所述20mm石子在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量为19.2％-20.0％。如此，不同粒径分布的石子进行组合使用，可使得聚丙烯纤维混凝土的级配更加合理、结构更加密实，固结后的综合性能更加优异，从而进一步提升顶壁20、沉管隧道的如强度、耐久度、耐火性能等综合性能。

需要说明的是，质量百分比(筛后)是指筛分完成后，通过标准筛的物料质量与物料总质量的比值。

进一步地，所述聚丙烯纤维混凝土的组分还包括缓凝剂。通过缓凝剂的加入，可延缓该聚丙烯纤维混凝土的凝固时间，保障内部结构的有序和完整，使得固结后的顶壁20的结构更加密实，强度更高，耐久度更好，耐火性能更强，其他综合性能亦更有优异。并且，为了保障较高的施工效率以及优质的综合性能，凝固时间也不宜过长，所述缓凝剂在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量不超过0.15％。

进一步地，所述顶壁20中设有钢筋，所述钢筋距所述顶壁20的内壁面的距离大于等于60mm，如此，可进一步提升顶壁20的耐火性能，以应付火车火灾。并且，为了防裂，所述钢筋距所述顶壁20的内壁面的距离小于等于所述钢筋直径的25倍。

此时，为了辅助顶壁20应付火车火灾，内墙身40和外墙身30中亦可设有钢筋，该钢筋距离墙身表面的距离不低于40mm。

所述顶壁20的厚度为H，750mm≤H≤770mm。如此的厚度设计，可进一步增强顶壁20的耐火性能，减少顶壁20中混凝土的剥落，延缓顶壁20的坍塌时限。

同时，为了进一步有效提升沉管隧道的耐火性能，减少内墙身40、外墙身30、及底壁10中混凝土的剥落，延缓内墙身40、外墙身30、及底壁10的坍塌时限，所述内墙身40为聚丙烯纤维混凝土材质，所述外墙身30为聚丙烯纤维混凝土材质，所述底壁10为聚丙烯纤维混凝土材质

以下通过具体实施例对本发明耐火混凝土沉管隧道100的顶壁20所采用的聚丙烯纤维混凝土进行具体说明。

按表1中实施例1-3对应所示的各组分配比关系，分别进行三组聚丙烯纤维混凝土的配置；

表1

对上述实施例1-3的聚丙烯纤维混凝土进行性能测试，测试结果详见下列表2：

表2

由实施例1-3可以看出：通过调整各种组分的比例及用量可得到综合性能不同的聚丙烯纤维混凝土。并且，

上述实施例的聚丙烯纤维混凝土的流动度在570mm～600mm之间，均高于570mm，即具有优异的流动度。

上述实施例的聚丙烯纤维混凝土的7天强度在43.0MPa～47.7MPa之间，均高于40MPa，即具有优异的7天强度。

上述实施例的聚丙烯纤维混凝土的28天强度在60.7MPa～62.5MPa之间，均高于57MPa，即具有优异的28天强度。

上述实施例的聚丙烯纤维混凝土的氯离子总含量均低于0.1％，即具有优异的抗碳化性能。

上述实施例的聚丙烯纤维混凝土均能够达到4小时的耐火等级，即具有优异的耐火性能。

综上所述，本发明耐火混凝土沉管隧道100的顶壁20所采用的聚丙烯纤维混凝土，具备优异的流动度和强度，能够有效满足沉管隧道施工及强度方面的要求，同时，其还具备优异的抗碳化性能，耐久度良好。并且，其耐火性能极佳，可达到4小时的耐火等级。如此，在火灾发生时能够有效保护沉管隧道的结构，减少顶壁20中混凝土的剥落，延缓顶壁20的坍塌时限，从而延长救援时间，保障市民生命安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，包括底壁、顶壁、两外墙身、及两内墙身，

所述顶壁与所述底壁相对设置，两所述外墙身连接于所述顶壁和所述底壁相对的两侧，且与所述顶壁和所述底壁围合形成具有两端开口的总通道，两所述内墙身设于所述总通道内，且将所述总通道沿其延伸方向分隔为三通道；

所述顶壁为聚丙烯纤维混凝土材质。

2.如权利要求1所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述聚丙烯纤维混凝土的组分包括：水、水泥、粉煤灰、石粉、石子、减水剂、及聚丙烯纤维。

3.如权利要求2所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述聚丙烯纤维混凝土各组分的质量百分比含量如下：

水泥12.2％-12.8％；

粉煤灰6.3％-6.6％；

石粉36.5％-38.5％；

石子35.5％-37.4％；

减水剂0.15％-0.4％；

聚丙烯纤维0.02％-0.06％；

余量为水。

4.如权利要求3所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述石子包括10mm石子和20mm石子。

5.如权利要求4所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述10mm石子在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量为16.3％-17.4％，所述20mm石子在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量为19.2％-20.0％。

6.如权利要求2所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述聚丙烯纤维混凝土的组分还包括缓凝剂。

7.如权利要求6所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述缓凝剂在所述聚丙烯纤维混凝土中的质量百分含量不超过0.15％。

8.如权利要求1至7中任一项所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述顶壁中设有钢筋，所述钢筋距所述顶壁的内壁面的距离大于等于60mm，且小于等于所述钢筋直径的25倍。

9.如权利要求8所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述顶壁的厚度为H，750mm≤H≤770mm。

10.如权利要求1至7中任一项所述的耐火混凝土沉管隧道，其特征在于，所述内墙身为聚丙烯纤维混凝土材质；

且/或，所述外墙身为聚丙烯纤维混凝土材质；

且/或，所述底壁为聚丙烯纤维混凝土材质。