[发明专利]一种合成纤维增强型混凝土盾构管片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种合成纤维增强型混凝土盾构管片及其制备方法，涉及盾构管片领域，包括管片钢筋骨架，所述管片钢筋骨架由合成纤维混凝土填充，所述管片的底端预设有吊装孔，所述管片垂直于横截面的两端分别预设有螺栓孔。该管片具有抗裂性、抗疲劳性、耐久性，使用时可减少管片破损及管片微裂缝数量，且施工工艺简单，价格低廉，可用于大规模批量化生产。

技术领域

本发明涉及盾构管片领域，具体为一种合成纤维增强型混凝土盾构管片及其制备方法。

背景技术

盾构管片一般采用钢筋混凝土管片，管片虽然具有可靠的力学强度、较高的耐腐蚀性和施工制作技术成熟等特点，但在使用过程中出现局部缺角破损率高、抗裂性能差、韧性不足、耐久性差、防火性能差等问题。

目前多通过掺入钢纤维来弥补普通钢筋混凝土管片的上述问题，钢纤维混凝土作为新型复合建筑材料，具有较好的力学性能，但钢纤维价格相对昂贵、管片制备工艺复杂，且存在钢纤维外露锈胀作用导致耐久性差、钢纤维力学性能未完全发挥导致浪费的问题。如专利名称为《一种适用于大口径地铁管片的高性能纤维混凝土及其应用》(申请号为201310440761.4)的发明创造公开了一种适用于大口径地铁管片的高性能纤维混凝土，掺入材料为冷拔端勾型钢纤维，虽可提高混凝土抗拉、抗弯、冲击韧性等性能，但未能解决钢纤维外露导致耐久性差的问题，且用钢量大导致成本显著增加，管片质量大导致施工不便，制备工艺更为复杂。

采用高强度、高韧性的合成纤维代替钢纤维作为掺入材料，同样可显著改善混凝土力学性能，且合成纤维在混凝土拌合物中易于分散，且与硬化混凝土间具有良好的粘接性能，高温可熔化从而提高混凝土抗爆裂性能，同时避免钢纤维锈胀问题，且施工工艺相对简单，价格相对低廉。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种合成纤维增强型混凝土盾构管片及其制备方法，通过该方法制备的混凝土管片可提高管片抗裂性、抗疲劳性、耐久性，可大幅减少管片破损及管片微裂缝数量，且施工工艺简单，价格低廉，可用于大规模批量化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种合成纤维增强型混凝土盾构管片，所述管片包括管片钢筋骨架，所述管片钢筋骨架由合成纤维混凝土填充，所述管片的底端预设有吊装孔，所述管片垂直于横截面的两端分别预设有螺栓孔。

优选地，所述管片呈圆拱形设置，所述管片一体浇筑成型。

优选地，所述合成纤维混凝土包括按比例混合的水泥、砂子、碎石、粉煤灰、外加剂、合成纤维和水。

优选地，所述合成纤维包括高强度、高韧性的聚烯烃纤维。

优选地，所述外加剂包括低氯、低碱高效的减水剂。

一种合成纤维增强型混凝土盾构管片的制备方法，包括步骤：

S1：选取合成纤维增强型混凝土的材料，所述合成纤维增强型混凝土的材料包括：365-375重量份的水泥、780-800重量份的砂子、1025-1055重量份的碎石、95-100重量份的粉煤灰、8-9重量份的外加剂，9-10重量份的合成纤维，然后按水胶比0.32-0.33加入水和外加剂将混合料材料混合且振捣均匀，制备合成纤维增强型混凝土；

S2：加工制作管片钢筋骨架，所述管片钢筋骨架制作完成以后并置于专用模具，将S1所述的合成纤维增强型混凝土注入模具内并进行密封，对模具内的合成纤维增强型混凝土振捣密实，一次性浇筑成型，制备管片；

S3：管片制作完成后进行8h自然养护，之后脱模进行标准养护。

优选地，所述S1中制备合成纤维增强型混凝土的步骤，先将碎石及2/3的合成纤维均匀加入搅拌设备，加入砂子干拌40秒，再将水泥、粉煤灰、剩下的1/3的合成纤维加入搅拌设备并干拌20s，之后再按所述S1的水胶比加入水和外加剂，对混凝土混合料进行搅拌。