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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发布时间：2022-05-05

资料介绍

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F ic k 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： T U 528 文献标识码：A D O I：10.3969/j .issn. 1001-9731.2016.08.042
〇引言
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气将混
凝土或一定比例的水泥、砂、石拌合料，通过软管以高
速喷射到受喷面上并快速凝结硬化的一种混凝土M 。
与普通混凝土相比，喷射混凝土因速凝剂的掺入而具
有极短的终凝时间和高早龄期强度故其广泛应用
于隧道初期及永久支护、矿山巷道支护、道路边坡以及
结构加固及维修等领域[3<]。在现代隧道衬砌结构设
计过程中，以喷射混凝土为主体的中.W 衬砌成为未来
发展趋势。而在隧道运营过程中，尤其是海底隧道，因
其内部环境相对封W ，爷7 C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
结构承载力及可靠度下降，威胁隧道衬砌结构耐久性、
使用寿命及安全运营I 。
混凝土碳化是一个物理化学反应过程，其主要表
现为混凝土中维持其碱度的氢氧化钙含量降低，混凝
土呈现中性化，最终钢筋表面脱钝引发衬砌混凝土锈
表 1 实链
胀开裂[we]。而拉应力的存在加速并加剧了衬砌混凝
_ 碳化及耐久性劣化[M 1]，为此，国内外学者对应力作
用下混凝土碳化过程及碳化深度预测模型进行了一系
列研究 ]。而针对喷射混凝土、特别是钢纤维喷射
混凝土的研究尚未见报道。本文通过快速碳化实验方
法，开展不同弯曲应力状态下喷射混凝土及钢纤维喷
射混凝土碳化实验;通过对现有实验数据进行分析，对
碳化深度预测模型中扩散系数进行修正，最后对碳化
后喷射混凝土微观结构进行分析，为进一步研究喷射
混凝土耐久性提供参考。
1 实验
1 . 1 原材料与配合比
水泥为宝鸡海螺P 042. 5 普通硅酸盐水泥，粉煤
灰为陕西宝源n 粉煤灰，速凝剂为山西桑穆斯建材化
X 有限公司生产的低碱速凝剂，掺量 4 % 。水泥化学、
矿物组成及性能示于表 1 及 2;粉煤灰及速凝剂化学
组成示于表 1。