隧道喷射混凝土抗冻耐久性试验研究

论文摘要

喷射混凝土是隧道初期支护的重要组成部分。由于经济和社会发展的需要,在我国寒冷地区将修建大量的隧道工程,但对于喷射混凝土抗冻耐久性的研究却较为鲜见。本文采用室内试验的方法,制作了掺入引气剂和不掺入引气剂的C25喷射混凝土棱柱体试件各两组,测试了经历不同冻融循环次数后试件的质量、动弹性模量、超声波,研究了喷射混凝土经历不同冻融循环次数后的损伤力学特性,引气剂对喷射混凝土抗冻性的影响。采用MIC-840-01型硬化混凝土孔隙结构测定仪对两批次喷射混凝土试件硬化后气泡特征参数进行了测试,研究了喷射混凝土抗冻耐久性与气泡特征参数之间的关系。得到了以下主要结论：（1）喷射混凝土试件经历400次冻融循环后质量损失的平均值分别为2.82%和2.27%,小于5%,相对动弹性模量分别下将至初始值的72.9%和64.1%,大于60%；经历300次冻融循环试件的抗冻耐久性指数平均值分别为77.6%和70.1%,大于60%,说明严格控制施工配合比的喷射混凝土具有良好的抗冻性。（2）掺入引气剂的喷射混凝土试件经历400次冻融循环后质量损失平均值分别为2.09%和1.73%,相对动弹性模量分别下将至初始值的83.4%和76.1%；经历300次冻融循环试件的抗冻耐久性指数平均值分别为87.1%和82.2%。与对应组普通喷射混凝土相比,质量损失平均值分别少0.73%和0.54%,相对动弹性模量平均值分别高5.8%和6.0%,经历300次冻融循环抗冻耐久性指数高9.5%和12.1%。说明在喷射混凝土中掺入引气剂能够提高喷射混凝土的抗冻耐久性。（3）C30普通混凝土经历100次冻融循环后质量损失为1.2%,相对动弹性模量为62%；引气C30普通混凝土经历400次冻融循环后质量损失为2.76%,相对动弹性模量为77.1%,说明喷射混凝土的抗冻耐久性优于普通混凝土。（4）普通喷射混凝土和掺入引气剂的喷射混凝土气泡间隔系数的测试结果表明喷射混凝土中掺入引气剂能够降低气泡间隔系数。通过喷射混凝土气泡间隔系数和抗冻耐久性指数拟合,二者存在线性关系（关系式为y=-0.2012x+137.22,相关系数R=0.97）,喷射混凝土的抗冻耐久性指数随着气泡间隔系数的增大而降低。（5）喷射混凝土中的气泡绝大多数为直径小于200μm的无害气泡,表明喷射混凝土内部的气孔结构对喷射混凝土的抗冻性有利。通过本文的研究,为进一步研究喷射混凝土的抗冻耐久性提供了基础,并且对寒区隧道的设计与施工具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 喷射混凝土抗冻性研究现状
• 1.2.2 混凝土的冻融损伤机理的研究现状
• 1.2.3 混凝土抗冻性能的研究现状
• 1.3 本文的研究内容及方法
• 第二章 室内试验方案
• 2.1 试件制作与养护
• 2.2 试验方法介绍
• 2.2.1 冻融试验方法介绍
• 2.2.2 试验主要设备及工具
• 2.3 试验数据的处理
• 2.4 原材料及配合比
• 2.4.1 水泥
• 2.4.2 集料
• 2.4.3 外加剂
• 2.4.4 配合比
• 2.5 试验测试项目及分组
• 第三章 引气剂对喷射混凝土抗冻耐久性影响的研究
• 3.1 普通喷射混凝土试件试验结果分析
• 3.1.1 质量损失测试结果与分析
• 3.1.2 动弹性模量测试结果与分析
• 3.1.3 超声波波速测试结果与分析
• 3.1.4 立方体抗压强度测试结果与分析
• 3.2 引气喷射混凝土试件试验结果分析
• 3.2.1 质量损失测试结果与分析
• 3.2.2 动弹性模量测试结果与分析
• 3.2.3 超声波波速测试结果与分析
• 3.2.4 立方体抗压强度测试结果与分析
• 3.3 普通喷射混凝土和掺入引气剂的喷射混凝土试验结果对比
• 3.3.1 质量损失率对比
• 3.3.2 动弹性模量对比
• 3.3.3 超声波波速对比
• 3.3.4 立方体抗压强度损失对比
• 3.4 喷射混凝土试件抗冻耐久性分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 喷射混凝土气泡特征参数对抗冻耐久性影响的研究
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 试验仪器
• 4.1.2 试样步骤
• 4.2 喷射混凝土气泡特征参数结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢