滨海地铁高耐久性地下结构关键技术研究

  

刘树亚，深圳市地铁集团技术管理中心副主任，曾发表《用钢筋混凝土支撑代替钢支撑的深基坑支护特性研究》一文。

蔡跃波，南京水利科学研究院副院长、水利部大坝安全管理中心副主任。

陈湘生，深圳地铁集团有限公司总工程师；有名地下工程、岩土工程、地层冻结和地铁工程专家，博士生导师、国务院政府特殊津贴获得者。

陈迅捷，南京水利科学研究院材料结构研究所从事混凝土材料研究工作。

   前言

第1章 绪论

1.1 目的意义

1.2 研究方案和技术路线

1.3 主要研究内容

1.3.1 前期试验结果、施工原材料调研与分析

1.3.2 高工作性、抗裂和耐腐蚀混凝土的优化配制

1.3.3 钢筋混凝土劣化机理和破坏速率试验分析

1.3.4 材料和施工工艺附加措施对钢筋混凝土耐久性的影响

1.3.5 混凝土结构施工期温度场和应力场的仿真计算

1.3.6 混凝土耐久寿命的综合评估

1.3.7 规范性文件的编制

1.4 研究成果与创新

1.4.1 主要研究成果

1.4.2 创新点

第2章 高工作性、抗裂和耐腐蚀混凝土的优化配制

2.1 原材料及其性能

2.1.1 水泥

2.1.2 粉煤灰

2.1.3 矿渣粉

2.1.4 细集料

2.1.5 粗集料

2.1.6 外加剂

2.2 高工作性、抗裂和耐腐蚀混凝土的优化配制试验

2.2.1 配合比优化试验

2.2.2 混凝土配合比优化性能试验

2.2.3 复合侵蚀性碳酸腐蚀环境混凝土耐久性试验研究

2.3 混凝土抗裂性综合评价试验

2.3.1 温度-应力试验方法

2.3.2 温度-应力试验

2.3.3 结果分析

2.4 不同腐蚀环境作用等级下的不同工段混凝土基本配合比及其性能参数

2.4.1 腐蚀环境等级划分和规范允许的最大水胶比

2.4.2 氯盐非常严重腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比

2.4.3 非常严重氯盐加严重硫酸盐腐蚀环境下推荐混凝土参考配合比

2.4.4 中等腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比

2.4.5 侵蚀性碳酸腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比

2.4.6 C50结构强度推荐混凝土参考配合比

2.4.7 非常严重腐蚀环境下的推荐混凝土原材料成本分析

2.4.8 C1-腐蚀Ⅳ-E级和SO42+、Mg2+腐蚀均达到V-D级推荐混凝土配合比

2.5 小结

第3章 有压渗透下钢筋混凝土抗腐蚀耐久性

3.1 无压毛细渗透作用和有压渗透作用腐蚀试验研究

3.1.1 无压毛细渗透作用环境

3.1.2 有压渗透作用环境

3.2 有压渗透作用下预留裂缝的钢筋混凝土腐蚀劣化机理和破坏速率

3.2.1 钢筋阳极电位的检测与锈蚀情况

3.2.2 抗渗试件的渗透情况

3.3 腐蚀-渗透综合作用下的混凝土结构愈合和破坏机理

3.3.1 低浓度氯盐-硫酸盐溶液中

3.3.2 高浓度氯盐-硫酸镁溶液中

3.3.3 高浓度氯盐-硫酸镁-碳酸溶液中

3.4 小结

第4章 拉应力-氯离子-二氧化碳多重腐蚀环境下钢筋混凝土的劣化规律和机理

4.1 试验设计

4.1.1 原材料和配合比

4.1.2 试验内容和方法

4.2 试验结果和分析

4.2.1 抗压强度

4.2.2 氯离子渗透规律

4.2.3 碳化性能

4.3 小结

第5章 拉应力-氯离子-硫酸镁多重腐蚀环境下钢筋混凝土的劣化规律和机理

5.1 试验配合比和试验方法

5.2 试验结果与分析

5.2.1 干湿循环时间对水溶性氯离子含量影响分析

5.2.2 水胶比对水溶性氯离子含量的影响

5.2.3 构件承受拉应力条件下水溶性氯离子含量分析

5.2.4 加载与非承载条件下水溶性氯离子含量分析

5.2.5 氯离子含量分析

5.2.6 硫酸根腐蚀分析

5.2.7 Mg2+腐蚀分析

5.2.8 抗压强比试验

5.3 小结

第6章 杂散电流-氯离子-硫酸镁多重腐蚀环境下钢筋混凝土的劣化规律和机理

6.1 试验方案

6.2 试验结果与分析

6.2.1 掺合料对氯盐环境中混凝土抗杂散电流腐蚀的影响

6.2.2 氯盐-硫酸镁杂散电流多重腐蚀环境作用下钢筋混凝土的性能研究

6.2.3 氯盐-硫酸盐-冻融-杂散电流多重因素腐蚀试验研究

6.3 耐腐蚀混凝土抗杂散电流侵蚀性能改善机理

6.4 小结

第7章 混凝土耐久寿命的综合评估

7.1 混凝土寿命预测简介

7.2 混凝土寿命预测公式

7.3 氯盐非常严重环境下推荐配合比寿命预测

7.3.1 有效扩散系数Dt

7.3.2 混凝土中的初始氯离子浓度C0

7.3.3 钢筋混凝土结构使用年限计算te

7.4 中等腐蚀环境下推荐配合比寿命预测

7.4.1 有效扩散系数Dt

7.4.2 钢筋混凝土结构使用年限te计算

7.5 承受拉力条件下混凝土寿命预测

7.5.1 氯盐非常严重条件下te计算

7.5.2 中等腐蚀条件下te计算

7.6 二氧化碳和氯离子复合环境中混凝土寿命预测

7.7 杂散电流条件下混凝土锈蚀起始年限预测

7.7.1 P38混凝土锈蚀起始年限预测

7.7.2 Y38混凝土锈蚀起始年限预测

7.8 小结

第8章 混凝土结构施工期温度场和应力场的仿真计算

8.1 热传导理论

8.1.1 导热基本方程

8.1.2 温度场的初始条件及边界条件

8.2 仿真计算

8.2.1 计算参数

8.2.2 后海站仿真计算

8.2.3 福桥站仿真计算

8.2.4 计算结果分析

8.3 地铁站衬砌混凝土施工期监测

8.3.1 施工期监测原理及方案布置

8.3.2 后海站衬砌混凝土施工期监测

8.3.3 福桥站衬砌混凝土施工期监测

8.4 考虑分层浇筑的底板大体积混凝土施工仿真

8.4.1 有限元模型的调整

8.4.2 后海站计算结果

8.4.3 福桥站计算结果

8.5 小结

第9章 材料和施工工艺附加措施对钢筋混凝土耐久性的影响

9.1 钢筋阻锈剂

9.1.1 钢筋在砂浆拌和物中的阳极极化试验

9.1.2 钢筋锈蚀

9.1.3 混凝土抗硫酸盐侵蚀耐蚀系数

9.1.4 砂浆膨胀系数

9.1.5 砂浆抗折强度抗蚀系数

9.1.6 氯离子扩散系数

9.1.7 小结

9.2 混凝土内养护剂

9.2.1 内养护剂产品和混凝土试验配合比

9.2.2 内养护剂对混凝土强度的影响

9.2.3 内养护剂对混凝土抗裂性的影响

9.2.4 内养护剂对混凝土干缩的影响

9.2.5 内养护剂对混凝土耐久性的影响

9.3 透水模板衬垫

9.3.1 对混凝土表层强度和抗裂性的影响

9.3.2 对混凝土抗渗性能的影响

9.3.3 混凝土抗碳化耐久性

9.3.4 混凝土抗氯盐渗透耐久性

9.4 水泥基弹性防护砂浆

9.4.1 弹性砂浆配合比

9.4.2 弹性砂浆物理力学性能

9.4.3 弹性砂浆抗渗试验

9.4.4 弹性砂浆弯曲韧性

9.5 小结

第10章 工程应用

10.1 工程应用概况

10.2 现场施工工艺及存在问题、对策

10.2.1 耐久性混凝土施工工艺

10.2.2 存在问题

10.2.3 采取对策

附录1 深圳地铁11号线工程现浇高耐久性混凝土施工技术导则

附录2 深圳地铁11号线地下结构在使用期间的结构维护和检测措施规范性文件

参考文献