液体速凝剂在铁路隧道喷射混凝土中的应用研究

为研究无碱液体速凝剂和碱性液体速凝剂对喷射混凝土抗压强度和耐久性能的影响,对掺加两种速凝剂的喷射混凝土试件进行了抗压强度、体积稳定性和快速冻融试验。试验结果表明:掺加无碱液体速凝剂可大幅度提高喷射混凝土28 d抗压强度,保有率达到106.8%,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土28 d抗压强度比仅为57.5%;掺加无碱液体速凝剂的喷射混凝土试件在各龄期的收缩率均小于掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件;掺加无碱液体速凝剂可有效提高喷射混凝土的抗冻性能,混凝土试件经受300次冻融循环未破坏,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件在进行冻融循环125次时已完全破坏。     

试验方法对铁路喷射混凝土用液体速凝剂检验的影响

GB/T 35159—2017 《喷射混凝土用速凝剂》于2018年11月1日开始实施,与JC 477—2005《喷射混凝土用速凝剂》相比,新标准在检验项目、试验方法上均有变化,并提高了后期强度损失、有害物质含量的指标。本文选择不同厂家、不同类型液体速凝剂,依据新旧标准检验掺液体速凝剂净浆及砂浆性能。结果表明:依据GB/T 35159—2017检验,检验结果重复性明显改善,净浆性能检验结果均低于依据JC 477—2005检验的结果,砂浆性能检验结果均高于依据JC 477—2005检验的结果。但依据GB/T 35159—2017判定,无碱液体速凝剂检验结果合格率会降低,有碱液体速凝剂检验结果合格率会升高。     

湿喷混凝土技术在六盘山隧道的应用研究

目前湿喷混凝土由于速凝剂适应性差、操作不成熟、泵送性差、施工成本高等问题,使其无法大规模推广应用。本文依托六盘山隧道,从新型无碱液态速凝剂的研制、混凝土配合比、喷射顺序和风压、喷射混凝土强度、回弹量、粉尘量等方面开展研究。结果表明:新型无碱液态速凝剂与湿喷混凝土有良好的适应性,最佳掺量为6%;湿喷混凝土的配合比、喷射顺序和风压对其性能有较大影响;与干喷混凝土相比,湿喷混凝土能有效提高喷射混凝土强度,降低回弹量和粉尘量,提高施工效率,节省施工成本,改善施工环境,可大面积推广。     

高强喷射混凝土在铁路隧道中的应用研究

采用TK-S无碱液体速凝剂和硅灰配制C50高强喷射混凝土,并对其抗压强度、体积稳定性、抗冻性能及抗渗性能进行试验研究。试验结果表明:采用TK-S无碱液体速凝剂配制的C50高强喷射混凝土,其28 d抗压强度为56 MPa,为基准混凝土抗压强度的108%;90 d收缩率为0.016 9%,与基准混凝土收缩率相当;经300次冻融循环,相对动弹性模量为97.3%,质量损失为1.18%,未发生冻融破坏;当渗透压力为1.3 MPa时,渗水高度为54.3 mm,无碱液体速凝剂对于喷射混凝土的渗透性有改善作用。     

高强喷射混凝土在铁路隧道中的应用研究北大核心

采用TK-S无碱液体速凝剂和硅灰配制C50高强喷射混凝土,并对其抗压强度、体积稳定性、抗冻性能及抗渗性能进行试验研究。试验结果表明:采用TK-S无碱液体速凝剂配制的C50高强喷射混凝土,其28 d抗压强度为56 MPa,为基准混凝土抗压强度的108%;90 d收缩率为0.016 9%,与基准混凝土收缩率相当;经300次冻融循环,相对动弹性模量为97.3%,质量损失为1.18%,未发生冻融破坏;当渗透压力为1.3 MPa时,渗水高度为54.3 mm,无碱液体速凝剂对于喷射混凝土的渗透性有改善作用。     

新型速凝剂水化机理及工程特性试验研究

喷射混凝土是矿山法修建隧道的基本措施,速凝剂作为喷射混凝土必需的外加剂,对工程质量和经济效益具有重要影响。结合正在建设的某高地应力软岩隧道,分析碱性(Na~+·AlO_2~-溶液)和非碱性(Al~(3+)·SO_4~(2-)溶液)速凝剂的促凝机理,并开展新型碱性液体速凝剂的室内试验和现场湿喷试验,得出如下结论:(1)碱性速凝剂和非碱性速凝剂的促凝机理都是利用活性Al~(3+)的水化反应;(2)碱性速凝剂产生粉尘主要是由于超量的Na~+中断了水泥的水化反应,非碱性速凝剂是由于SO_4~(2+)中断了水泥的水化反应;(3)新型碱性速凝剂最大的特点是降低了Na~+/Al~(3+)的摩尔比(1.19∶1),具有无毒无味、掺量少、落浆回弹少、早强且后期强度损失少等优点,是一种理想的喷射混凝土用速凝剂。     

液体速凝剂凝结时间试验及探讨

隧道、涵洞等地下建筑物支护中广泛采用湿法喷射混凝土 ,现行建材行业标准JC477规定的速凝剂掺量较施工现场大。通过 3组试验 ,在相同的水灰比和温度下 ,得出混凝土速凝剂的掺量和合理的搅拌时间的关系。     

青藏铁路格拉段混凝土及砌体工程施工有关问题的解决办法

针对青藏铁路高海拔低温条件下混凝土施工的难点，提出了喷射混凝土中掺干粉速凝剂，模筑混凝土掺无氯防冻剂并用移动式蒸汽锅炉养生，砌筑砂浆掺CaCl2和NaCl拌和液等措施。     

高原多年冻土区隧道湿喷混凝土施工技术

在青藏铁路昆仑山隧道成功使用湿喷混凝土作为临时支护。通过试验和经济比选确定选用A类防冻剂、D′类速凝剂和聚丙烯纤维材料,确定水泥与骨料的比为1∶3 4,水泥用量在470kg·m-3～480kg·m-3之间,砂率为60%;水灰比为0 42～0 47。在高原缺氧环境下使用适用于低温环境的喷射机械,采取温控措施,确保喷射时拌和物温度不低于10℃,加强检查,可以保证高原冻土隧道混凝土喷射质量。     

隧道湿喷混凝土回弹率影响因素及施作工艺研究

喷射混凝土在应用过程中不可避免产生回弹,降低了初支的强度,造成了材料的浪费。本文通过对喷射混凝土回弹现象的理论分析,并依托浩吉铁路崤山隧道,采用现场喷射试验的方式发现:提高砂率有助于降低混凝土的回弹率;同时粉煤灰加入量的提升,需水量也随之逐步提升,回弹率有所下降;考虑到坍落度经时损失,190 mm坍落度可作为最优坍落度;速凝剂掺量偏大或偏小都会增加混凝土的回弹率。同时,在现场喷射试验中发现,一次喷层厚度选择4 cm厚较为合适,喷头与受喷面的最佳距离为0.6~1.2 m。通过喷射混凝土配合比试验和现场喷射试验,可为湿喷工艺降低回弹率提供参考。     

高强超微喷射混凝土外加剂的研究与应用

喷射混凝土外加剂的使用直接影响混凝土的质量,通过分析喷射混凝土普遍存在强度低,回弹率大,滴水处往往导致喷射混凝土无法施设或喷射后严重剥落等缺陷,提出使用新材料高强超微喷射混凝土外加剂能大幅提高喷射混凝土效能。     

速凝剂主要组成对水泥水化影响机理研究

研究目的:速凝剂是喷射混凝土施工中重要的材料,偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)作为有碱和无碱速凝剂的主要组分,对喷射混凝土性能影响显著。为系统研究速凝剂主要组成对水泥水化影响机理,本文通过凝结时间、等温量热仪、XRD-Rietveld全谱拟合及扫描电子显微镜研究偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)对水泥水化历程、特征水化产物及水泥石微结构的影响。研究结论:(1) NA和AS提高了水泥早期水化放热速率及放热量,大幅度加速了水泥的凝结;(2)掺入NA和AS显著加速了C_3A的水化速率并分别生成以六角板状AFm及棱柱状AFt为主的特征水化产物;(3) NA和AS加速了C_3S早期水化,但是早期特征水化产物AFm和AFt抑制了C_3S后期进一步水化,使得1 d和3 d后C_3S水化速率相对于空白组明显放缓;(4)掺入NA和AS明显提高了水泥早期水化速率,但降低了后期水化速率,使得C-S-H凝胶生长不充分,EDS显示养护28 d后水泥石中C-S-H凝胶Ca/Si均高于空白组,这是由于掺入NA和AS早期生成的致密水化产物层包裹了水泥矿物,从而延缓了后期水化进程;(5)本研究成果可为喷射混凝土早期水化特征及强度发展规律研究提供理论依据。     

高温下高强高性能混凝土性能劣化的表征方法

介绍了有关高温作用下混凝土性能劣化测试方法,包括混凝土建筑构件耐火性能的测试标准,国内外学者对混凝土高温爆裂的测试方法以及高温后混凝土损伤的红外热像法与色彩图像分析法。提出从机理方面寻找科学与全面的方法定量评价爆裂程度;红外热像法和色彩图像分析高温下混凝土损伤是无损检测技术的新发展方向。此外,设计简便可靠的混凝土高温性能测试方法,以现有成熟的物理力学与无损检测技术作为评价指标是必要的。     

喷射机器人在隧道施工中的应用

通过喷射机器人在黑龙峪隧道喷射混凝土的应用实践 ,对机器人的基本性能及使用状况进行介绍 ,喷射机器人能有效地克服隧道喷射混凝土施工中存在的问题 ,节约成本 ,加快施工进度 ;同时 ,指出机器人存在的不足及改进建议。     

自密实混凝土技术特点及其在高速铁路中的应用

重点介绍国内外不同行业自密实混凝土技术特点;阐述国内外自密实混凝土常用配合比设计方法特点以及原材料特性和配合比参数对自密实混凝土性能的影响规律和制备要点;对比分析中国大陆、中国台湾、日本、欧洲、英国、美国等国家及地区自密实混凝土标准中工作性能评价方法和评价指标的不同。结合我国高速铁路板式无砟轨道结构(道岔区结构和CRTSⅢ型板式无砟轨道结构)特点,分析板式无砟轨道结构功能定位对自密实混凝土性能的特殊要求,重点介绍自密实混凝土技术在我国高速铁路无砟轨道结构中的应用历程和现状。工程实践表明,自密实混凝土技术在我国高速铁路中的规模应用较好地完善了自密实混凝土技术体系,推动自密实混凝土技术进步。     

铁路隧道排水系统结晶机理及应对措施研究

针对铁路隧道排水系统结晶堵塞问题,在银西铁路隧道对排水系统内外环境进行现场实测,开展结晶体X射线衍射、扫描电镜等测试及不同部位水样pH值与成分检验;模拟结晶体生成过程,分析结晶机理及影响因素,提出排水系统结晶应对措施。研究结果表明:铁路隧道排水系统结晶体主要成分为碳酸钙类矿物,以方解石和球霰石的形貌出现;初期支护喷射混凝土中的水泥及高碱性速凝剂是结晶物质主要来源,其中水泥水化过程中产生的Ca(OH)2等碱性物质溶解于地下水而流失,强碱性水体在排水系统高温高湿环境条件及CO2分压变化等的共同作用下,沉淀生成碳酸钙类矿物结晶体;增强排水系统的密封性、排水界面的光滑性与耐沾污性,提升初期支护喷射混凝土密实度等可以缓解铁路隧道排水系统结晶堵塞现象。     

高性能湿喷混凝土的抗冻性能及气泡结构特征研究

通过借鉴混凝土快冻法，对比研究高性能湿喷混凝土(HPS)、掺速凝剂的模筑混凝土(HPS-Cast)及普通喷射混凝土(NSC)的抗冻性能，并对其内部气泡结构特征进行分析。结果表明：冻融循环作用下，NSC相对动弹性模量和抗压强度显著下降。冻融循环125次后，NSC相对动弹性模量仅为51.34%,冻融循环200次后，抗压强度损失率已达到53.30%,相比之下，HPS、HPS-Cast抗冻性能明显优于NSC,其中HPS抗冻性能最好。HPS-Cast由于采用模筑成型，成型方式与HPS不同，造成HPS-Cast气泡分布特征与HPS明显不同。冻融循环过程中，HPS-Cast平均气泡直径、平均气泡面积、气泡间隔系数均明显高于HPS,同时在0～200μm范围内孔体积率下降速率明显高于HPS,而200～500、500～1 200μm及大于1 200μm孔体积增长速率明显高于HPS。因此在冻融循环过程中，HPS-Cast抗冻性能较HPS下降更为明显。     

考虑环境作用的复合式衬砌结构设计方法探讨

研究目的:环境作用对复合式衬砌山岭隧道的初期支护和二次衬砌材料性能有不同的影响,特别是对于喷射混凝土,由于其厚度较薄,除考虑环境的接触性侵蚀外,渗漏溶蚀对材料性能的影响不可忽视.本文结合隧道工程的特点,提出复合式衬砌结构的设计方法需根据具体的环境作用条件.研究结论:隧道喷射混凝土厚度较薄,当水压力较大时,由于渗漏所产生的溶蚀将非常严重,在设计中必须加以考虑;不同环境条件对初期支护耐久性的影响不同,设计方法应根据环境介质的侵蚀性、水压力大小、水量大小等因素综合确定;对于以初期支护为主要承载结构的设计方法,仅仅依靠隧道施工期间的监测结果不足以评价整个使用年限内的安全性.     

钢纤维喷射混凝土在南水北调引水隧洞中的应用研究

南水北调南干渠引水隧洞的初期支护形式为双层网片＋钢拱架＋喷射混凝土,采用浅埋暗挖施工。为使南干渠隧洞能够在开挖后得到及时支护,减少喷射混凝土的回弹损失,并将喷射混凝土性能提高,进而促使浅埋暗挖施工进度加快、保证质量、降低工程材料损耗,对节省工程投资具有重大意义。喷射钢纤维混凝土取得的技术参数及施工经验可以为后续类似暗挖隧洞施工提供技术参考。本次研究采用与普通喷射混凝土性能对比研究,各类数据对比分析,最终得到钢纤维喷射混凝土的优点。     

大相岭泥巴山隧道高地应力段施工技术

大相岭泥巴山隧道长度长,埋深大,地质情况复杂。针对隧道挤压大变形和岩爆事故频发的工程现状,对不同埋深条件下地应力分布进行统计分析,对岩爆烈度进行预测,提出了坚持光面爆破、采用胀壳式锚杆加固、在喷射混凝土中外掺超细沸石粉和速凝剂、并辅以新型退火(柔性)钢丝网,增加钢拱架支护等有效的综合技术应对措施安全通过了烈度不同的岩爆地段。