玄武岩纤维喷射混凝土在热害环境下的性能试验研究

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发布时间：2021-09-03

资料介绍

玄武岩纤维喷射混凝土在热害环境下的
性能试验研究
周平，王志杰，杨跃，季晓峰
(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，成都610031)
摘要：以隧道热害问题为背景，通过模型试验、近似模拟湿喷技术、定量分析及微观测试相结合的
方法研究不同掺量玄武岩纤维喷射混凝土劈裂强度和粘结强度等力学性能的影响，横向对比标准
养护和干热养护下的不同体积掺量的玄武岩纤维混凝土的力学性能，同时也加入硅灰以及钢钎维
作为参照，以便从机理程度上提出更有效的解决热害措施。试验研究表明：在混凝土中加入玄武岩
纤维，对混凝土起到了增强和阻裂的作用，改善了混凝土的脆性易裂的破坏状况。干热环境下，加
入少量的玄武岩纤维能够提高混凝土的力学性能。当玄武岩掺量为0．1 玄+5％硅灰时，喷射混
凝土的力学性能最好，加入0．2 玄武岩纤维掺量，也有一定程度的改善。实际隧道施工中，可通过
加入适量的玄武岩纤维和适量的硅灰，可降低混凝土在热害环境下的危害。
关键词：热害；玄武岩纤维；喷射混凝土；劈裂强度；粘结强度
中图分类号：TU528．0 文献标志码：A 文章编号：1674—4764(2016)01—0069—08
Experimental study of the performance of basalt fiber shotcrete
under heat damage
Zhou Ping，Wang Zhijie，Yang Yue，Ji Xiaofeng
(Key Laboratory of Tronsportation Tunnel Engineering，
Ministry of Education，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，P．R．China)
Abstract：W e studied the effect of different amount of basalt fiber on the splitting strength，bond strength
and other mechanical properties of shotcrete under the context of tunnel heat—harm by using a combined
method of model test， approximate simulation wet shotcrete technique， quantitative analysis and
microscopic testing．Then we compared mechanical properties of shotcrete with different amount of basalt
f er both under standard curing and dry heating curing，and added silica fume and steel fiber into shotcrete
to find an effective wav to solve heat—harm．The results show that the basalt fiber added to the shotcrete
can increase the strength of the shotcrete and resist cracks， which improves the fragility of shotcrete．
收稿日期：2015—1O一21
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金(SWJTU11ZT33)；交通运输部西部科技项目(2013318J13340)；教育部创
新团队发展计划(IRT0955)
作者简介：周平(1991一)，男，主要从事隧道及地下工程设计研究，(E—mail)pzhou—switu~126．corn。
Received：2015-10—21
Foundation item ：Fundamental Research Funds for the Central Universities(No．SWJTU11ZT33)；The ministry of
transport in western science and technology project(No．2013318J13340)；The M inistry of Education
Innovation Team Development Program funding (No．IRT0955)
Author brief：Zhou Ping(1991一)，main research interests：theory and practice of tunnels and underground design，tunnel
and underground engineering，(E mail)pzhou—swjtu@ 126．COrn．
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7O 土木建筑与环境工程第37卷
M oreover。in dry and hot environment，a small amount of basalt fiber added can improve the mechanical
properties of shotcrete．W hen the mixing amount of basalt consists of 0．1 percent basalt fiber and 5 percent
silica fume，the mechanical properties of shotcrete is the best，and 0．2 percent basalt fiber added can also
improve to a certain degree． In pra ctice，adding moderate amount of basalt fiber and silica fume into
shotcrete can reduce the damage of concrete under heat—harm．
Keywords：heat—harm ；basalt fiber；shotcrete；splitting strength；bond strength
中国是世界上隧道数量最多的国家 ]。随着长
大深埋隧道逐渐增多[引，建设过程中会遇到高地热
等自然灾害。高地热主要以两种形式出现，干热
和湿热。工程调研表明，在高地热环境中，干热环
境普遍存在，干热环境喷射混凝土性能劣化严重rc]，
特别是粘结强度损失严重，甚至脱粘开裂，对围岩的
支护作用基本失效，是制约高地温喷射混凝土功能
的关键要素。
玄武岩纤维作为中国最近几年刚刚研发出的一
种新型纤维材料_6]，在土木工程中的应用研究还处
于刚起步的阶段。国外学者_7 1]玄武岩纤维复合材
料力学方面的进行了相关研究。中国学者如潘慧
敏口和郑捷_1。将其合理地掺人喷射混凝土中，利用
玄武岩纤维和混凝土的优点，实现“性能与经济效应
超叠加”的复合材料设计理念。为改善混凝土脆性
大、易开裂等弊端，其他学者I】。把玄武岩纤维材料
引入到喷射混凝土中，更好的优化喷射混凝土与岩
石的界面性质，提高粘结强度。对于热害环境下的
混凝土性能试验，鲜有学者对玄武岩纤维、硅灰以及
钢纤维喷射混凝土进行性能探究。
试验在标准状况下和干热环境下研究不同玄武
岩纤维惨量喷射混凝土的力学性能，设置不同纤维
体积掺量对喷射混凝土劈裂强度和粘结强度的影
响，优化玄武岩纤维的掺量。同时对比探究钢纤维
以及玄武岩纤维与硅灰共同作用对喷射混凝土性能
的影响，以便从不同角度寻找热害环境下的最优混
凝土性能，对后期研究起到帮助作用。
1 工况设计及试件成型
为减小试验偶然误差，本次试验分两批进行，且
两批试验独立进行。
1．1 试验工况设计
项目总共进行两次试验，分别对两次试验进行
工况设计，如表1、表2所示。