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陳艷茹 ，楊   勃 ，聶紅賓

 

（陜西鐵路工程職業技術學院 ，渭南 714000)

摘   要 ：我國  “三北地區 ”盾構隧道施工面臨氯離子侵蝕和凍融循環的共同作用 ，不利于管片混凝土的長期服役。基于此 ，制備不同玄武巖纖維等重量取代河砂和粉煤灰等量取代水泥的混凝土試件 ，通過抗壓強度、抗拉強度 、抗凍性能 、抗氯離子侵蝕能力試驗 ，分析玄武巖纖維和粉煤灰取代量對混凝土力學與耐久性能的影響規律。結果表明：盾構隧道管片混凝土抗壓強度和抗折強度均隨著粉煤灰以及玄武巖纖維取代量的增大而出現先增后減的變化規律 ；盾構隧道管片混凝土質量損失率和相對動彈性模量分別隨凍融循環次數的增大而出現先變小后增大以及加速下降的變化規律 ；粉煤灰玄武巖纖維混凝土抗壓強度在腐蝕循環次數低于 20 次時損失較小 ，甚至可能出現增長 ，但當腐蝕循環次數超過 20 次后則呈現加速下降趨勢。復摻粉煤灰和玄武巖纖維對于盾構隧道管片混凝土耐久性能的提升優于單摻粉煤灰或玄武巖纖維 ，粉煤灰取代水泥和玄武巖纖維取代河砂的最佳量分別為 5% 和 0. 9% 。研究成果可為 “三北地區 ”盾構隧道管片混凝土的優化配合比設計提供關鍵參數與理論依據。

關鍵詞：粉煤灰 ；玄武巖纖維 ；盾構隧道管片 ；混凝土 ；力學性能 ；耐久性能

中圖分類號：U454           文獻標志碼：A           文章編號： 1005- 8249   (2026)  01- 0020- 06

DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2026.01 .004

 

CHEN Yanru ,  YANG Bo ,  NIE Hongbin

(Shaanxi Railway Institute ,  Weinan 714000 ,  China)

Abstract :  The construction of shield tunnel in three northern areas  of China is faced with the combined action of chloride ion erosion and freeze - thaw  cycle ,   which is not conducive to the long - term  service of segment concrete .   Based  on this ,   concrete specimens with  different  basalt fiber equal weight replacing fine   aggregate  and  fly  ash  equal weight replacing  cement were prepared.   Through  the  tests of compressive  strength ,   tensile  strength ,   frost resistance and chloride ion erosion resistance ,   the influence of basalt fiber and fly ash replacement on mechanical and durability properties of concrete was  analyzed.   The  results show that :  The compressive strength and flexural strength of shield tunnel segment concrete increase first and then decrease with the increase of fly  ash  and  basalt  fiber substitution.   The  mass  loss  rate and  relative dynamic elastic modulus of  shield  tunnel segment concrete  first  decrease ,   then  increase ,  and then decrease rapidly  with the increase of  the number of  freeze -  thaw cycles .   The  compressive strength of fly ash basalt fiber reinforced concrete is less lost when the number of corrosion cycles is less than 20  times ,   and  may  even  increase ,   but  when  the  number  of  corrosion  cycles exceeds  20 times ,    it  shows  an  accelerated downward trend.   The  addition  of fly  ash  and  basalt  fiber  is  better  than  that of  single  fly ash or  basalt  fiber  in improving  the durability of shield tunnel segment concrete ,   the optimum amount of fly ash to replace  cement and basalt fiber to replace river sand is 5%  and 0. 9%  respectively.   The  research  results  can  provide  key  parameters  and theoretical basis for the optimal mix ratio design of shield tunnel segment concrete in  ‘Three  North Area ’.

Key words :  fly ash;  basalt fiber;  shield tunnel segment;  concrete;  mechanical properties;  durability

項目來源： 陜西省自然科學基礎研究計劃  (2022JQ- 420) ；陜西省教育廳專項基金  (21 JK0584) ；陜西鐵路工程職業技術學院科研項目  (KJRC202004 ,  KY2020 - 43 ,  2023KYPY- 06) 。

作者簡介： 陳艷茹  (1984—) ,  女 ， 回族 ，碩士 ，副教授 ，研究方向：地下與隧道工程。

收稿日期：2023 - 06 - 15