海砂UHPC及在地下综合管廊的应用研究

发布时间：2020-04-08 05:03

【摘要】：河砂资源日益枯竭,与快速的工程建设之间存在着严峻的供需矛盾,然而我国沿海地区海砂资源丰富,若能利用海砂替代河砂应用于工程建设中,则可有效地缓解建筑用砂供应紧张的问题。然而,海砂富含的氯盐易引起钢筋锈蚀,传统的海砂淡化方法需消耗大量淡水资源且费用较高,无法满足海岛型城市的建设需求。若将海砂应用于超高性能混凝土(UHPC)这种新型超高强、高致密性的水泥基复合材料中,理论上可杜绝内部钢筋接触外界水分和氧气,避免其受到海砂氯离子的侵蚀,具有相当应用前景。为此,本文进行海砂UHPC的材料性能、耐久性能、微观结构等试验,并探讨海砂UHPC应用于地下综合管廊的可行性,开展试设计、全寿命成本和施工性能分析等研究工作,主要研究结论如下:应用海砂分别制备UHPC和C40混凝土,并与河砂进行对比,开展其力学性能试验、电通量试验、电化学测试钢筋锈蚀试验和孔结构试验研究。结果表明:与河砂相比,海砂制备的UHPC和C40混凝土的28d抗压强度相近(5%以内):随着氯盐含量的增大,UHPC和C40混凝土的抗氯离子渗透性能均逐渐降低,UHPC降低的幅度远远弱于C40混凝土,抗渗性能更为优异;C40混凝土试件孔径主要集中在20nm～200nm的少害和有害孔,而UHPC试件孔径主要集中在小于20nm的无害孔,说明UHPC较C40混凝土具有更为优越的孔径分布,密实性更好;与海砂制备C40混凝土试件中的钢筋处于腐蚀状态不同,海砂制备UHPC试件中的钢筋基本在7d后处于钝化状态,说明海砂应用于UHPC试件中不会对钢筋锈蚀产生影响。进行河砂UHPC和海砂UHPC管廊试设计研究,结果表明,掺入2%钢纤维的河砂UHPC管廊试设计满足规范要求,与原C40混凝土管廊相比,其自重可降低45%,但造价提高68%,经济效益较差;海砂UHPC管廊试设计满足规范要求,其造价随着截面厚度的增加呈先下降后增长的趋势,给出了造价与厚度相关曲线拟合公式,以厚度在17.5～18cm之间的海砂UHPC管廊的造价较低;与C40凝土管廊相比,优化设计后的海砂UHPC管廊全寿命周期成本降低了 38%,每公里预制节段接头数量减少一半,养护时间缩短66%,施工工期节约53.5%。从上述研究可知,无论是从材料层面(材性、耐久性、微观结构),还是从结构层面(结构受力、经济性能和施工性能),均表明了海砂UHPC管廊较C40混凝土管廊具有相当优势,具有广阔的工程应用前景。
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图１－６小窑湾综合管廊断面图（单位：ｃｍ）逡逑２００９年完成上海世博会园区的地下综合管沟，施工主要采用现浇法，部分逡逑节段为工厂预制，再进行现场拼装，，这是为国内首次采用预制拼装综合管沟［４５］。逡逑２０１２年厦门市翔安南路地下综合管廊工程首次采用椭圆预制管节进行拼装，全逡逑长约１０ｋｍ，管廊主体结构如图１＿７所示。工程全线采用预制装配施工，无任何逡逑湿作业，施工效率得到大幅提升［４６］。逡逑灥幽逡逑图１－７厦门市翔安南路地下综合管廊逡逑国外的综合管廊相关建设已充分开展，其相应的设计理论和施工方法也日臻逡逑成熟。据有关统计，至２０１７年中国己有超７０个城市在建的地下综合管廊，总长逡逑，一
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU990.3

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