基于机制砂改进高性能混凝土力学和工作性能及机理研究

为探明机制砂掺量及其成分对地铁工程中高性能混凝土工作和力学性能的影响机理,以广东地区产机制砂为研究对象,配置不同机制砂掺量和不同石粉含量的高性能混凝土并开展相应试验,研究机制砂掺量及机制砂中石粉含量对混凝土扩展度、坍落度、新拌混凝土状态、抗压强度及抗折强度的影响规律,结合混凝土电镜微观结构揭示各因素对其性能影响机理。结果表明：机制砂掺量及其石粉含量分别为40%和5%时,机制砂混凝土施工性能和所呈现状态最优;随机制砂掺量增加,混凝土抗压和抗折强度呈先上升后下降的趋势;石粉含量对混凝土最终力学性能几乎没有影响,但混凝土早期强度会随石粉含量增加而显著增加。综上,本研究所用机制砂可部分替代天然砂,且替代率为40%时效果最佳;所配置的机制砂高性能混凝土各项工作性能良好,可满足施工性能和结构强度要求。     

基于机制砂混凝土收缩试验的隧道衬砌环向开裂原因探讨

针对叙(永)毕(节)铁路某标段5座隧道衬砌收缩开裂问题,开展隧道衬砌机制砂混凝土收缩特性试验研究,以分析衬砌环向开裂原因.通过工程调研和试验研究,考虑细骨料、混凝土强度等级、养护条件等因素的影响,对比分析机制砂混凝土与河砂混凝土在力学性能和收缩变形2个方面的差异.研究结果表明:机制砂混凝土的抗压、抗拉和抗折强度等力学性能指标均优于河砂混凝土,但机制砂混凝土收缩率指标高于河砂混凝土24％～35％,且机制砂混凝土收缩率随强度等级的提高而增大.通过试验判定隧道衬砌环向开裂的主要原因是机制砂混凝土收缩变形指标偏大,而隧道衬砌混凝土养护不到位增加了衬砌开裂的几率和程度.     

人工混合砂在轨道交通工程混凝土中的应用研究

通过试验对比,研究了人工混合砂、天然砂对轨道交通工程C35 P10防水混凝土性能的影响。结果表明:选取合适比例人工混合砂配制出的混凝土工作性能、早期抗压强度、抗渗性能和碳化性能均优于天然中砂混凝土,后期抗压强度和干缩性能稍逊于天然中砂混凝土。人工混合砂可替代天然砂用于配制轨道交通工程C35 P10防水混凝土。     

高石粉含量石灰岩机制砂混凝土性能研究

为解决潮惠高速公路沿线优质河砂资源紧缺问题,减少石粉对环境的不良影响,试验研究了高石粉含量石灰岩机制砂混凝土工作性能、力学性能、收缩变形性能和耐久性能,并与河砂混凝土进行了对比。结果表明,石灰岩机制砂可替代河砂作为细骨料,并可将石粉含量限值提高至9.6%;机制砂混凝土可通过外加剂调整其工作性能,使之与河砂混凝土相当;机制砂混凝土的抗压强度和弹性模量与河砂混凝土相当,而机制砂混凝土抗折强度略高;机制砂混凝土收缩变形性能和耐久性能较优。     

跨断层隧道纤维混凝土衬砌抗错断技术研究

研究目的:纤维混凝土在隧道黏滑断层抗错断设计方面鲜见报道,为提高跨黏滑断层隧道结构的安全性和稳定性,以某隧道F1黏滑断层段为研究背景,对跨黏滑断层隧道素混凝土与不同纤维混凝土衬砌结构条件下抗错断作用效果进行对比分析,以提出适宜黏滑断层隧道纤维混凝土衬砌抗错断技术。研究结论:(1)同体积纤维掺量条件下,SBFRC立方体抗压强度比SFRC略低,SBFRC抗折强度比SFRC略高,相差5%以内,SBFRC、SFRC抗压强度和抗折强度可近似相等;(2)断层黏滑错动对隧道上盘的影响大于隧道下盘;(3)下盘内纤维混凝土衬砌结构的抗错效果优于上盘,SFRC二衬平均抗错效果为12. 22%,SBFRC二衬平均抗错效果为15. 81%,SBFRC衬砌结构抗错断效果较SFRC抗错断效果提升29. 4%;(4)本研究成果对黏滑断层段隧道纤维混凝土衬砌设计具有指导意义。     

高吸附性机制砂混凝土施工性能调控研究

机制砂吸附性能显著影响混凝土的施工性能及服役性能.为实现高吸附性机制砂的应用,以火成岩类高吸附性玄武岩机制砂为研究对象,研究颗粒级配优化、石粉含量调整、预吸水处理、替代率变化、减水剂类型优选等调控措施对高吸附性机制砂混凝土工作性能和抗压强度的影响.结果表明:高吸附性玄武岩机制砂混凝土的坍落度损失显著,原因在于机制砂持续...     

深埋隧道复合式衬砌内力和位移的荷载结构法

研究目的:研究任意形状的深埋隧道复合式衬砌的内力和位移具有重要理论意义和工程应用价值。本文首先通过弹性力学理论,导出轴对称荷载作用下,圆形隧道复合式衬砌的轴力和位移的解析解,并与数值解进行比较,确定初支、二衬间相互作用的杆单元弹性模量的合理取值;之后分析了Ⅳ级围岩中非圆形隧道复合式衬砌的轴力、弯矩和位移,围岩对初支、初支与二衬间的约束作用均采用杆单元模拟,其弹性模量分别取地层和初支的弹性模量;最后讨论了侧压系数对非圆形隧道复合式衬砌力学性能的影响。研究结论:(1)轴对称荷载作用下,圆形隧道初支和二衬的轴力和位移的解析解与数值解的误差不到5%,确定了使用杆单元模拟非圆形隧道初支和二衬间相互作用时,其弹性模量可以采用初支或二衬的弹性模量;(2)非圆形隧道二衬的轴力和弯矩均比相应位置处初支的大,初支和二衬分别在拱腰和拱底取得轴力最大值,均在拱脚取得弯矩最大值,均在拱底取得竖向位移最大值;(3)对于侧压系数在0.1到0.3范围内的Ⅳ级围岩,侧压系数的改变对非圆形隧道二衬最大的轴力、弯矩和位移的影响都比较小;(4)本研究结果可应用于隧道、竖井、管桩等工程结构。     

机制砂混凝土在工程实践中的应用

针对天然砂资源逐步减少，质量日益下降，难以满足建筑用砂持续发展这一现实情况，论述机制砂的优缺点和机制砂混凝土的研究现状，从机制砂混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能等方面阐述机制砂对混凝土性能的影响。在工程实践中，应用机制砂配制出的C10～C55混凝土，已在水利、铁路、公路工程中成功应用。目前，机制砂混凝土在我国的应用尚处于起步阶段，推行与应用还需要对机制砂的颗粒形状、颗粒级配，高效、优质制砂设备和制砂工艺，混凝土配合比等课题进行深入探讨。     

铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究

以梁体和轨道板用混凝土为研究对象,从工作性能、力学性能、耐久性能、收缩徐变性能等多方面对比研究了铁路工程预应力结构用机制砂混凝土和河砂混凝土的性能差异。结果表明:机制砂混凝土需掺加更多的减水剂和引气剂来达到与河砂混凝土相同的工作状态;石灰石粉的促进水化作用和机制砂的颗粒特性提高了机制砂混凝土早期抗压强度、抗折强度和弹性模量;石灰石粉的填充效应有利于提高混凝土密实度,降低混凝土离子扩散系数和电通量;机制砂混凝土抗冻性能满足梁体和轨道板的技术要求;机制砂混凝土收缩徐变的变化规律与河砂混凝土一致。     

爆破施工对隧道二衬结构影响的试验研究

为了研究隧道爆破振动施工对隧道混凝土二衬结构的影响,结合湖南省张家界老木峪2号隧道对自制不同强度的混凝土试块在不同龄期、不同爆心距的条件下进行爆破振动试验。首先通过正交试验判断出爆破振动对各因素影响程度的大小,然后采用压力试验机测出不同强度混凝土试块的极限荷载,最后通过混凝土试块抗压强度的变化规律分析其对二衬结构的影响。试验结果表明:混凝土强度是抵抗爆破振动的主要因素,在Ⅳ级围岩台阶法施工情况下,24 h龄期时距爆破中心60 m处的C45强度混凝土受爆破影响最小。爆心距15 m处,C30,C35,C40和C45的混凝土强度折减比分别为21.1%,16.8%,13.2%和1.0%,远大于爆心距60 m处C30,C35,C40和C45的混凝土强度折减比4.1%,3.1%,2.2%和2.1%。     

隧道二衬拱顶混凝土纵向连续灌注施工技术研究

传统的隧道二衬施工工艺受灌注方式、现场管理、实际条件等因素的影响,容易导致隧道二衬冲顶时混凝土无法在拱部空间充填密实,进而形成二衬结构在不同程度和范围内出现混凝土松散、衬砌背后空洞甚至衬砌结构厚度不足等情况。为解决隧道二衬传统施工工艺上存在的问题,依托老鼻山隧道工程,提出隧道二次衬砌拱顶混凝土纵向连续灌注技术和装备总体设计,新技术操作简单,安全可靠,能大幅度提高二衬拱顶混凝土浇筑施工质量,彻底解决了目前隧道工程普遍存在的二衬拱顶混凝土施工质量缺陷和红线问题。新技术在成昆铁路隧道施工中得到了广泛推广和应用,获得了高度的社会评价。     

机制砂石粉和泥粉含量对C50箱梁混凝土性能的影响

通过分析机制砂的特点,研究机制砂中不同石粉和泥粉含量对 C50箱梁混凝土的工作性、不同龄期的抗压强度及28 d、56 d抗渗性能的影响规律,并探究其作用机理。研究表明：机制砂中石粉和泥粉含量对 C50箱梁混凝土的工作性、力学性能和耐久性能均有明显影响;机制砂 C50箱梁混凝土中石粉的最佳含量为8%～12%;泥粉含量限制在2%以下为宜( MB值≤1.2)。     

砂率对干硬性混凝土性能的影响

研究了砂率对干硬性混凝土力学性能及耐久性能的影响,对不同砂率的干硬性混凝土试件进行力学试验、快速冻融试验、毛细吸水试验,测定不同砂率下干硬性混凝土试件的抗压强度、相对动弹模量、质量损失和毛细吸水特性。试验结果表明:随着砂率的增大,干硬性混凝土抗压强度和相对动弹模量先升高后降低;质量损失和单位面积吸水量均随着砂率的增加而减小。综合评定,砂率45%时干硬性混凝土力学性能和耐久性能指标最优。     

纤维混凝土在武广铁路客运专线隧道中的应用试验研究

结合武广铁路客运专线隧道二衬设计和施工情况,对高速列车行驶过程中二次衬砌的受力情况进行对比分析;对二次衬砌加筋的必要性及加筋方式进行比较分析;对前期施工的隧道采用纤维混凝土进行室内及现场衬砌试验研究,纤维混凝土可改善早期抗裂性能、抑制后期裂纹发展及从整体上改善二次衬砌混凝土的服役期工作性能,应用纤维混凝土衬砌工作性能及外观效果较好。纤维混凝土的试验研究及在高速铁路隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩中的二衬使用,对类似工程将具有较好的参考价值。     

某高速铁路隧道衬砌缺陷整治方案研究

为研究隧道衬砌缺陷的治理措施,以某既有高速铁路隧道为背景,对隧道衬砌缺陷部位进行无损检测和缺陷分析。通过检测发现,因施工控制问题引起的缺陷主要有:二次衬砌厚度不足、二衬内为单层钢筋或钢筋缺失、混凝土衬砌强度不足、二次衬砌与初期支护之间存在空洞、防水板切割二衬混凝土、混凝土表面存在环向裂缝等。通过分析研究,确定了钢筋混凝土套衬补强整治方案,并通过数值模拟计算的方法得到钢筋混凝土套衬结构的安全系数为2. 8,裂缝宽度为0. 107 mm,满足行车安全需求。实践证明,这种钢筋混凝土套衬整治方法使用范围广,施工过程中对既有二衬的强度影响小,可在不中断线路运营的情况下,对隧道进行整治。     

循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土动力特性研究

新建隧道钻爆施工过程中,邻近既有隧道机制砂喷射混凝土支护结构往往会承受循环冲击荷载。为研究轴压对循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土动力特性的影响,采用改进的大直径分离式霍普金森压杆试验装置,开展4个轴压水平下的机制砂喷射混凝土循环冲击试验,分析循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土的动力特性。研究结果表明：轴压和冲击速度对机制砂喷射混凝土的破坏形态、峰值应力、峰值应变和应变率均有较大影响,轴压的增加能够有效抑制试样的变形;轴压相同时,冲击速度越大试样破坏所需的冲击次数越少,冲击速度相同时,试样破坏所需要的冲击次数随轴压增大而不断增加;冲击速度和轴压均相同时,随着冲击次数的增加,试样峰值应力和动弹性模量不断降低,峰值应变和应变率不断增加,轴压对试样动弹性模量的影响不显著;随着冲击次数增加,试样的累计比能量吸收值呈线性增加趋势,冲击速度相同时,轴压越大,试样破坏时所需累计比能量吸收值越大,亦即轴压的增加可以显著提高试样的耗能能力,从而减缓试样力学性能的劣化进程。     

隧道二衬脱空原因分析及防治

隧道二衬脱空在各类隧道病害中占比很大,危害大,后期整治困难。以金丽温扩能改造工程中汤村隧道二衬施工为例,结合现有规范的规定,分析二衬脱空的原因,从光爆控制、防水板挂设、混凝土模板制作安装、混凝土浇筑、拱顶注浆等方面给出二衬脱空的防治措施。     

机制砂泵送混凝土的配合比研究及施工

我局承建的内昆铁路DK291＋176．73－DK325 855区段，有隧道，桥梁各15座，车站2座，由于工点附近没有天然砂资源，因此我局各施工单位均片行生产或外购机制砂用于混凝土施工，为较好地掌握机制砂混凝土的性能特点，配制出技术质量指标与经济指标均较合理的混凝土，局科研所特立项进行了专题研究。     

基于混凝土指标加权偏差的沙漠砂最优替代率分析

河砂与机制砂是目前混凝土配制普遍采用的细骨料。但我国河砂资源分布不均且开采受限，而机制砂生产能耗大、环境污染严重。我国西北地区拥有丰富的沙漠砂资源，若能应用于工程建设，其对于缓解区域性河砂资源紧张、降低机制砂生产能耗具有重要意义。本文基于沙漠砂材料特性进行试验研究，在确定沙漠砂与其他材料化学相容性基础上及给定配合比情况下，以沙漠砂替代率作为变量，以多种替代率配制混凝土指标最优值作为目标值，综合考虑和易性、和易稳定性、抗压强度及经济性指标，并将其进行无量纲化处理。利用标准差确定各指标的目标偏差权重，最终构造加权偏差函数确定沙漠砂最优替代率。     

隧道初期支护型钢格栅节点受力性能影响研究

初支二衬连拱隧道新型支护体系支护结构中钢架连接节点处为钢架的受力薄弱点,在隧道施工中应加强关注,但是,目前节点连接对于隧道初期支护钢架整体受力性能的影响仍不清楚,需要通过试验进行研究。基于此问题,按照初支二衬连拱隧道初期支护形式设置型钢、格栅分节及不分节四类构件,进行室内加载试验,研究设置节点对初期支护结构的力学性能影响,得到如下结论:设置节点会导致减小结构极限承载力,降低结构的强度、刚度,构件整体性下降;削弱型钢、格栅自身性能,降低型钢、格栅与混凝土间的协同作用,混凝土提前脱离工作;开裂提前,裂缝开裂、构件变形程度加重,构件出现斜拉破坏;对型钢混凝土类初期支护构件的影响要更显著,从结构内部来看,该影响体现在对钢架的影响。