高岩温隧道衬砌混凝土耐久性能的研究

摘要

在深埋长隧道的建设过程中,一些地区由于其地层岩性、地质构造、近期岩浆活动以及地下水活动等因素,往往面临着高岩温、高温涌水等问题,给隧道衬砌施工带来了严重的影响。针对高岩温衬砌混凝土性能,一些学者进行了不同程度的研究,但尚不系统,而且相关的隧道规范中也没有明确的规定。鉴于此,本文通过实验室模拟拉日铁路隧道工程中的一些地热异常段高岩温、低湿度的施工环境,较为系统研究了高岩温隧道衬砌混凝土的耐久性能。
　　在实验室分两阶段模拟高岩温隧道衬砌混凝土养护制度:高温养护阶段和标准养护阶段,将试件成型后,带模高温养护1d,拆模后,标准养护至规定龄期。带模高温养护的温度分别为50℃、60℃和80℃;带模高温养护湿度分别为50％RH、75%RH和100%RH。
　　研究了高温养护温度和高温养护湿度对混凝土耐久性能的影响。结果表明:保持高温养护湿度为50%RH不变的条件下,混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能均随着高温养护温度的升高而下降;保持高温养护温度为80℃不变的条件下,混凝土抗氯离子渗透能和抗碳化性能均随着高温养护湿度的升高而增强。
　　研究了养护剂对高岩温隧道模拟养护条件下混凝土耐久性能的影响。结果表明:在高温养护阶段养护温度为80℃,湿度为50%RH的条件下,相对于未喷涂养护剂的混凝土,喷涂水玻璃型养护剂的混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能显著提高,喷涂石蜡乳液型养护剂的混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能略有提高。
　　研究了矿物掺合料对高岩温隧道模拟养护条件下混凝土耐久性能的影响,并结合不同龄期胶凝材料硬化浆体的XRD和SEM分析,从微观角度探讨了不同高温养护温度对混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能的影响机理。结果表明:在高温养护阶段,水泥水化速率加快,水化产物分布不均,水分蒸发过快,使胶凝材料硬化浆体结构相对标准养护更疏松,这是高岩温隧道模拟养护条件下混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能低于标准养护的原因之一;在高温养护温度低于80℃时,单掺矿渣粉的混凝土抗碳化性能均高于单掺粉煤灰的混凝土;随着高温养护温度升高,粉煤灰颗粒开始出现表面蚀刻和破裂的现象,其活性显著增强,在高温养护温度达到80℃时,单掺粉煤灰混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能均高于单掺矿渣粉混凝土。

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1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 高温热害环境对混凝土性能的影响

1.3 高温环境下混凝土性能的研究现状

1.4 课题研究目的及主要研究内容

2 试验原料、仪器和试验方法

2.1 试验原材料

2.2 所用仪器设备及试验方法

3 高岩温隧道衬砌混凝土抗氯离子渗透性能的研究

3.1 概述

3.2 试验方法

3.3 高岩温模拟养护条件对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

3.4 矿物掺合料对高岩温混凝土抗氯离子渗透性能的影响

3.5 养护剂对高岩温混凝土抗氯离子渗透性能的影响

3.6 本章小结

4 高岩温隧道衬砌混凝土抗碳化性能的研究

4.1 概述

4.2 混凝土碳化机理

4.3 试验方法

4.4 高岩温模拟养护条件对混凝土抗碳化性能的影响

4.5 矿物掺合料对高岩温混凝土抗碳化性能的影响

4.6 养护剂对高岩温混凝土抗碳化性能的影响

4.7 本章小结

5 高岩温隧道衬砌混凝土性能影响微观机理分析

5.1 概述

5.2 胶凝材料净浆试样制备

5.3 高岩温模拟养护条件对胶凝材料水化产物的影响

5.4 高温养护温度对胶凝材料硬化浆体微观形貌的影响

5.5 本章小结

6 研究结论与建议

6.1 高岩温隧道混凝土抗氯离子渗透性能的研究结论

6. 2 高岩温隧道混凝土抗碳化性能的研究结论

6.3 高岩温模拟养护条件对混凝土微观作用机理分析结论

致谢

参考文献

硕士研究生阶段发表论文