机制砂沉管混凝土制备及性能研究
发布时间：2021-08-31 08:13
大连湾海底隧道是我国在建的一条海底沉管隧道,主线全长约5098m,其中海底沉管段长3080m,主体结构设计使用年限为100年,隧道处于北方寒冷地区的海洋腐蚀环境,服役条件恶劣,氯盐与冻融的侵蚀作用对混凝土结构的耐久性有较大负面影响。此外,大连本地河砂质量普遍较差且资源稀缺,采用机制砂可以有效解决这一矛盾,但机制砂制备沉管混凝土没有工程应用的经验。本文主要以机制砂和机制砂混凝土为研究对象,以沉管混凝土设计及施工要求为导向,完成了机制砂沉管混凝土的制备。本文试验研究了胶凝材料用量、胶凝材料组成、水胶比、砂率和含气量对机制砂混凝土性能的影响,确定了优选后的机制砂沉管混凝土配合比参数,比较了同条件下河砂所配混凝土的性能。研究了机制砂石粉含量对胶凝材料水化放热、沉管混凝土拌合物性能、强度、早期抗裂性以及耐久性的影响,浇筑了位于沉管管节倒角处的小模型块,监测了模型温度。揭示的基本规律如下:（1）优选的机制砂沉管混凝土配合比参数如下:胶凝材料用量420kg/m3,水胶比0.33,胶凝材料组成55%的普通硅酸盐水泥、15%的Ι级粉煤灰和30%的S95级矿粉,体积砂率41%,含气量...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
隧道形式（岩石隧道、沉管隧道、水下悬浮隧道）的比较[7]
倜?次浇筑的混凝土方量，有时长达100米的管节被分成约18米长的节段。但与此同时接头的数量变多，且钢筋穿过接头，增加了工期和接头处理的费用[24]。此外长约100米的混凝土整体管节容易因收缩、温度变化和纵向不均匀沉降而开裂。由于土壤条件恶劣，荷兰沉管隧道地基的不均匀沉降很常见。因此，从20世纪60年代早期开始，整体式管节被放弃，并被替换成由20至25米长的节段组成，在节段之间设有伸缩接头。这种结构技术减少了由不均匀沉降、收缩、温度变化和弯曲所产生的拉应力，并首先应用于荷兰鹿特丹南北通道（1960-1966）。图1.2为希腊的整体式管节以及韩国的小节段管节。图1.2整体式管节与小节段管节Figure1.2Monolithicandsegmentaltypeelement②横截面形式沉管隧道的横截面直接为用户提供安全性，适应性和可持续性等性能，包括交通孔（公路，铁路和人行道）和必要的公用廊道（烟道、供水和排水管道、电缆、疏散通道、通信和信号管道等）。很明显，横截面影响隧道规模、技术难度、服务水平和建筑成本。随着越来越复杂的结构限制和越来越高的要求，横截面设计的重要性变得突出[25]。钢筋混凝土沉管隧道横截面形式大多是矩形截面，按照隧道的功能可以分为两交通孔、两交通孔一管廊、两交通孔两管廊、两交通孔三管廊等等。图1.3给出了一些沉管隧道的使用功能与横截面形式。（a）整体式管节，希腊（b）小节段管节，韩国
1绪论5图1.3沉管隧道横截面与功能Figure1.3Crosssectionandperformanceofimmersedtunnel交通孔和公用设施通道的分类非常重要，因为交通孔和公用设施的布局决定了沉管隧道顶板的跨度，影响了沉管隧道的横截面尺寸和板厚。沉管隧道深埋时，可以适当设置隔墙，减少顶板跨度，降低结构设计难度和缺陷风险，减少沉管隧道的钢筋使用量。提供更多隔墙可以改善沉管隧道的纵向刚度，并且还可以提供更高的浸没接头的弯曲和剪切能力[25]。对深埋条件下的沉管隧道，若采用较少纵隔墙的设置方案，将会使沉管接头设计受到限制。反过来所提供的隔墙越多，也会增加元件的重量，增加隧道元件的尺寸，同时更多的隔墙也会增加工程执行的难度并降低通行能力。在沉管结构选型过程中，如能尽量多尝试不同管壁厚度与纵隔墙数量的组合，就有可能获得更为经济的沉管重量和断面尺度[5]。③接头沉管隧道的接头包括岸上节段之间的接头，海底管节之间的接头和最终接头。最终接头采用水下浇筑混凝土和潜水员安装垫片钢板建造，具有较为可靠的防水能力[11]。管节接头常采用Gina止水带＋Ω止水带＋剪力键的模式。Gina止水带和Ω止水带均要固定在预埋的钢端壳表面。预制期间钢端壳通过剪力钉固定在管节首、尾端面。钢端壳一般呈“L”形，通过对内部注浆使钢端面保持平整而实现Gina止水带平稳压接，达到密封止水的目标[26]。节段接头为柔性结构，主要设置喷涂型聚脲防水涂料、中埋式可注浆止水带、Ω止水带、遇水膨胀橡胶条[27]。此外，为承受沉管管节浮运和沉放过程中自重以及波浪起伏造成的弯矩作用，各个节段之间还通过预应力钢绞线串接起来。待地基沉降趋于稳定后，一般要剪短钢绞线，保证节段与节段之间的柔性连接，用以分担大接头截面受到的剪力。半刚性管
【参考文献】：
期刊论文
[1]桥岛隧组合跨海通道的最新建设技术[J]. 葛耀君,袁勇. Engineering. 2019(01)
[2]利用高石粉机制砂制备C80超高强钢管混凝土及其性能研究[J]. 余浩,胡晨光. 混凝土. 2018(10)
[3]中国大陆典型水下隧道工程案例与技术[J]. 洪开荣. Engineering. 2017(06)
[4]高工作性钢管拱机制砂自密实混凝土的配制与应用[J]. 任强,袁政成,蒋正武,刘彬,孙旭军. 混凝土世界. 2017(08)
[5]优质机制砂清洁生产工艺与方法的探讨[J]. 张明,吴芳,都丽红,朱企新. 无机盐工业. 2017(06)
[6]沉管隧道技术应用及发展趋势[J]. 陈越. 隧道建设. 2017(04)
[7]安徽省·淮委水科院科研成果——机制砂高性能混凝土研究与应用[J]. 胡晓曼. 江淮水利科技. 2017(02)
[8]港珠澳大桥预制沉管混凝土质量控制[J]. 刘可心,周绍豪,刘豪雨. 工程质量. 2017(02)
[9]超高层建筑全机制砂高性能混凝土研制及泵送技术[J]. 谭健,戴超,杜福祥,王斌,王丹,袁渊,徐凯,方道伟. 施工技术. 2016(18)
[10]机制砂MB值对路面混凝土抗盐冻性能的影响及机理研究[J]. 王稷良,王在杭,宋国林,杨志峰. 公路交通科技. 2016(08)
博士论文
[1]机制砂特性对混凝土性能的影响及机理研究[D]. 王稷良.武汉理工大学 2008
[2]石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[D]. 蔡基伟.武汉理工大学 2006
硕士论文
[1]机制砂粒径粒形检测系统开发及实验研究[D]. 陈思嘉.华侨大学 2017
[2]机制砂混凝土抗氯盐侵蚀性能及结构耐久性分析[D]. 蒋翊.广西大学 2016
[3]重庆地区大跨度连续刚构箱梁机制砂混凝土应用分析[D]. 武林.重庆交通大学 2016
[4]机制砂颗粒形状及石粉含量对混凝土性能的影响[D]. 邱洪强.深圳大学 2015
本文编号：3374549
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
隧道形式（岩石隧道、沉管隧道、水下悬浮隧道）的比较[7]
倜?次浇筑的混凝土方量，有时长达100米的管节被分成约18米长的节段。但与此同时接头的数量变多，且钢筋穿过接头，增加了工期和接头处理的费用[24]。此外长约100米的混凝土整体管节容易因收缩、温度变化和纵向不均匀沉降而开裂。由于土壤条件恶劣，荷兰沉管隧道地基的不均匀沉降很常见。因此，从20世纪60年代早期开始，整体式管节被放弃，并被替换成由20至25米长的节段组成，在节段之间设有伸缩接头。这种结构技术减少了由不均匀沉降、收缩、温度变化和弯曲所产生的拉应力，并首先应用于荷兰鹿特丹南北通道（1960-1966）。图1.2为希腊的整体式管节以及韩国的小节段管节。图1.2整体式管节与小节段管节Figure1.2Monolithicandsegmentaltypeelement②横截面形式沉管隧道的横截面直接为用户提供安全性，适应性和可持续性等性能，包括交通孔（公路，铁路和人行道）和必要的公用廊道（烟道、供水和排水管道、电缆、疏散通道、通信和信号管道等）。很明显，横截面影响隧道规模、技术难度、服务水平和建筑成本。随着越来越复杂的结构限制和越来越高的要求，横截面设计的重要性变得突出[25]。钢筋混凝土沉管隧道横截面形式大多是矩形截面，按照隧道的功能可以分为两交通孔、两交通孔一管廊、两交通孔两管廊、两交通孔三管廊等等。图1.3给出了一些沉管隧道的使用功能与横截面形式。（a）整体式管节，希腊（b）小节段管节，韩国
1绪论5图1.3沉管隧道横截面与功能Figure1.3Crosssectionandperformanceofimmersedtunnel交通孔和公用设施通道的分类非常重要，因为交通孔和公用设施的布局决定了沉管隧道顶板的跨度，影响了沉管隧道的横截面尺寸和板厚。沉管隧道深埋时，可以适当设置隔墙，减少顶板跨度，降低结构设计难度和缺陷风险，减少沉管隧道的钢筋使用量。提供更多隔墙可以改善沉管隧道的纵向刚度，并且还可以提供更高的浸没接头的弯曲和剪切能力[25]。对深埋条件下的沉管隧道，若采用较少纵隔墙的设置方案，将会使沉管接头设计受到限制。反过来所提供的隔墙越多，也会增加元件的重量，增加隧道元件的尺寸，同时更多的隔墙也会增加工程执行的难度并降低通行能力。在沉管结构选型过程中，如能尽量多尝试不同管壁厚度与纵隔墙数量的组合，就有可能获得更为经济的沉管重量和断面尺度[5]。③接头沉管隧道的接头包括岸上节段之间的接头，海底管节之间的接头和最终接头。最终接头采用水下浇筑混凝土和潜水员安装垫片钢板建造，具有较为可靠的防水能力[11]。管节接头常采用Gina止水带＋Ω止水带＋剪力键的模式。Gina止水带和Ω止水带均要固定在预埋的钢端壳表面。预制期间钢端壳通过剪力钉固定在管节首、尾端面。钢端壳一般呈“L”形，通过对内部注浆使钢端面保持平整而实现Gina止水带平稳压接，达到密封止水的目标[26]。节段接头为柔性结构，主要设置喷涂型聚脲防水涂料、中埋式可注浆止水带、Ω止水带、遇水膨胀橡胶条[27]。此外，为承受沉管管节浮运和沉放过程中自重以及波浪起伏造成的弯矩作用，各个节段之间还通过预应力钢绞线串接起来。待地基沉降趋于稳定后，一般要剪短钢绞线，保证节段与节段之间的柔性连接，用以分担大接头截面受到的剪力。半刚性管
【参考文献】：
期刊论文
[1]桥岛隧组合跨海通道的最新建设技术[J]. 葛耀君,袁勇. Engineering. 2019(01)
[2]利用高石粉机制砂制备C80超高强钢管混凝土及其性能研究[J]. 余浩,胡晨光. 混凝土. 2018(10)
[3]中国大陆典型水下隧道工程案例与技术[J]. 洪开荣. Engineering. 2017(06)
[4]高工作性钢管拱机制砂自密实混凝土的配制与应用[J]. 任强,袁政成,蒋正武,刘彬,孙旭军. 混凝土世界. 2017(08)
[5]优质机制砂清洁生产工艺与方法的探讨[J]. 张明,吴芳,都丽红,朱企新. 无机盐工业. 2017(06)
[6]沉管隧道技术应用及发展趋势[J]. 陈越. 隧道建设. 2017(04)
[7]安徽省·淮委水科院科研成果——机制砂高性能混凝土研究与应用[J]. 胡晓曼. 江淮水利科技. 2017(02)
[8]港珠澳大桥预制沉管混凝土质量控制[J]. 刘可心,周绍豪,刘豪雨. 工程质量. 2017(02)
[9]超高层建筑全机制砂高性能混凝土研制及泵送技术[J]. 谭健,戴超,杜福祥,王斌,王丹,袁渊,徐凯,方道伟. 施工技术. 2016(18)
[10]机制砂MB值对路面混凝土抗盐冻性能的影响及机理研究[J]. 王稷良,王在杭,宋国林,杨志峰. 公路交通科技. 2016(08)
博士论文
[1]机制砂特性对混凝土性能的影响及机理研究[D]. 王稷良.武汉理工大学 2008
[2]石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[D]. 蔡基伟.武汉理工大学 2006
硕士论文
[1]机制砂粒径粒形检测系统开发及实验研究[D]. 陈思嘉.华侨大学 2017
[2]机制砂混凝土抗氯盐侵蚀性能及结构耐久性分析[D]. 蒋翊.广西大学 2016
[3]重庆地区大跨度连续刚构箱梁机制砂混凝土应用分析[D]. 武林.重庆交通大学 2016
[4]机制砂颗粒形状及石粉含量对混凝土性能的影响[D]. 邱洪强.深圳大学 2015
本文编号：3374549
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