CFRP混凝土在天津引滦工程试验应用的探索

7.2.1.1　概述

引滦入津隧洞位于河北省迁西县与遵化市交界的海河和滦河分水岭下，该工程于1982年5月开工，1983年8月竣工。引滦入津隧洞进口段共有喷锚支护类型洞段1460m，面积约14500m2，目前这些部位存在的问题是：喷锚支护段顶拱普遍存在裂缝，且逐年增多；喷锚支护段顶拱有大量的钙质析出及渗水现象。

经研究分析，决定在隧洞桩号0＋834～0＋884喷锚支护段顶拱，以“复喷CFRP混凝土”进行裂缝补强加固试验。

7.2.1.2　试验应用

（1）原材料选用。试验用原材料为：425号普硅水泥、遵化河砂、蓟县碎石；聚丙烯纤维采用新型改性聚丙烯纤维，其物理性能见表7.18。抗折强度、抗压强度、混凝土抗冻试验均采用同样配合比的混凝土掺与不掺的、掺多掺少的进行纵横向比较，其结果如图7.3和图7.4所示。

表7.18　聚丙烯纤维物理性能

续表

图7.3　不同掺量纤维混凝土抗压强度折线

图7.4　不同掺量纤维混凝土抗折强度折线

（2）施工试验。施工试验选在引滦入津隧洞桩号0＋834～0＋884洞段，根据施工时新旧混凝土接合面的处理工艺的不同，划分为4个小段，试验所采用的界面处理工艺见表7.19。

施工试验自2002年1月10日开始，历时26天完工，对喷射CFRP混凝土试件（10cm×10cm×10cm）进行了抗压强度试验，其7组试件的平均抗压强度均达到了设计要求（见表7.20）。

表7.19　引滦入津喷射CFRP混凝土隧洞4个小段划分

表7.20　喷射CFRP混凝土平均抗压强度（28d）(www.xing528.com)

此次试验的设计喷射厚度为10cm，为了保证喷射厚度达到设计要求，采取每隔5～6m安置一排标志，以控制喷射厚度。CFRP混凝土喷射采用自下而上、自两侧向拱顶均匀喷射施工，每次喷射厚度严格控制在2～4cm，整个喷射厚度共分4次完成。

2002年6月，对喷射试验施工的混凝土取了芯样，芯样直径8cm，长30cm，一端为新喷的CFRP混凝土另一端为旧喷射混凝土。

根据新旧混凝土接合面处理工艺的不同，每种工艺取3个共12个芯样。对喷射混凝土芯样做了新旧混凝土粘结强度的轴心抗拉试验，试验情况见表7.21。

7.2.1.3　效果

混凝土强度和耐久性主要受水灰比和矿物聚合物的影响，当水灰比一定时，试验结果表明掺加聚丙烯纤维CFRP可以改善高性能混凝土的脆性。当聚丙烯纤维含量从少到多增加时，混凝土抗压强度、抗折强度均相应提高，从而表现为混凝土在保证抗压强度和耐久性能不变的前提下大幅度降低混凝土的脆性。

新旧混凝土接触面存在缝隙缺陷的共有5个芯样，占总数的41.67%.但在做新旧混凝土粘结强度破坏试验的时候，却没有出现从接触面破坏的芯样。这说明在喷射混凝土复喷加固工程中，新旧混凝土粘结强度不是控制施工成败的关键因素，目前的施工工艺能够满足新旧混凝土粘结强度的质量要求。