弯曲应力作用下喷射混凝土受拉区碳化试验研究

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1、68232t/)2016年第8期（47)卷文章编号：1001—9731(2016)08-08232-07弯曲应力作用下喷射混凝土受拉区碳化试验研究王家滨，牛荻涛，张永利(西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055)摘要：为了研究隧道喷射混凝土单层衬砌碳化规律，采用快速碳化实验方法，研究了不同弯曲应力（0,0.2S:，0.5及0.75)作用下喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土受拉区碳化深度变化规律。结果表明，喷射混凝土碳化深度经时变化规律服从Fick第一定律，碳化深度随着碳化龄期和弯曲应力的增加而增大。同实验条件下，喷射混

2、凝土碳化深度小于普通混凝土，而钢纤维的加入进一步减小喷射混凝土同龄期碳化深度。在考虑弯曲应力影响系数、钢纤维影响系数及施工方式影响系数基础上对普通混凝土碳化深度预测模型进行修正，使其能够较好预测喷射混凝土碳化深度。关键词：隧道工程；耐久性；喷射混凝土；碳化；弯曲应力中图分类号：TU528文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1001-9731.2016.08.042胀开裂[we]。而拉应力的存在加速并加剧了衬砌混凝〇引言_碳化及耐久性劣化[M1]，为此，国内外学者对应力作喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩

3、空气将混用下混凝土碳化过程及碳化深度预测模型进行了一系凝土或一定比例的水泥、砂、石拌合料，通过软管以高列研究]。而针对喷射混凝土、特别是钢纤维喷射速喷射到受喷面上并快速凝结硬化的一种混凝土M。混凝土的研究尚未见报道。本文通过快速碳化实验方与普通混凝土相比，喷射混凝土因速凝剂的掺入而具法，开展不同弯曲应力状态下喷射混凝土及钢纤维喷有极短的终凝时间和高早龄期强度故其广泛应用射混凝土碳化实验;通过对现有实验数据进行分析，对于隧道初期及永久支护、矿山巷道支护、道路边坡以及碳化深度预测模型中扩散系数进行修正，最后对碳化结构加固及

4、维修等领域[3<]。在现代隧道衬砌结构设后喷射混凝土微观结构进行分析，为进一步研究喷射计过程中，以喷射混凝土为主体的中.W衬砌成为未来混凝土耐久性提供参考。发展趋势。而在隧道运营过程中，尤其是海底隧道，因1实验其内部环境相对封W，爷7C中二K化碳浓度及温湿度较高，衬砌结构碳化速度加快，最终导致钢筋的锈蚀及1.1原材料与配合比结构承载力及可靠度下降，威胁隧道衬砌结构耐久性、水泥为宝鸡海螺P042.5普通硅酸盐水泥，粉煤使用寿命及安全运营I。灰为陕西宝源n粉煤灰，速凝剂为山西桑穆斯建材化混凝土碳化是一个物理化学反应过程，其

5、主要表X有限公司生产的低碱速凝剂，掺量4%。水泥化学、现为混凝土中维持其碱度的氢氧化钙含量降低，混凝矿物组成及性能示于表1及2;粉煤灰及速凝剂化学土呈现中性化，最终钢筋表面脱钝引发衬砌混凝土锈组成示于表1。表1实链Table1CemistrycompositionofrawmaterialsRawmaterialsCaOSi02Al2〇3Fe.〇sMgOalkaliCl-f-CaOCment57.5719.506.453.081.210.930.0280.81Fyash5.6243.6425.384.190.841.5

6、90.0110.46Acelerator32.72—18.834.170.648.190.004/细骨料为细度模数为3.4的粗砂，粗骨料为连续级系高效减水剂，掺量1%，减水率27%;速凝剂为山西配瓜米/ivn•料均末•r丨天水麦积格崖石料厂；钢纤维为桑穆斯建材有限公司生产的粉状速凝剂，其主要成分Jb悔青浦商榻金属纤维厂生产冷压剪切波浪型钢纤为偏铝酸钠及硅酸二钙。实验喷射混凝土水胶比为维》抗拉强度300MPa.，长30mm，.宽2mm，等效长径0.43,砂率50%，其配合比及抗压强度示于表3及4。比为34;减水剂为山西凯

7、迪建材KDPCA-1型聚羧酸*基金项目：国家自然科学基金资助项目（51278403);教育部创新团队发展计划资助项目ORT13089)收到初稿日期：2015-05-12收到修改稿日期：2016-03-16通讯作者：牛荻涛，E-mail:niuditao@163.com作者简介：王家滨（1986—），男，河南新乡人，在读博士,,师承牛荻涛教授，从事混凝土结构耐久性研究„王家滨等：弯曲应力作用下喷射混凝土受拉区碳化试验研究___________________________________________________

8、__________08233表2水泥矿物组成及性能Table2MneralcompositionandpropertiesofcementflexuralstrengthcompressivestrengthMineralcompositionC3SC2Sc3ac4afCaS04Flyash/MPa/MPa3d28d3d28d5