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陈艳茹 ，杨   勃 ，聂红宾

 

（陕西铁路工程职业技术学院 ，渭南 714000)

摘   要 ：我国  “三北地区 ”盾构隧道施工面临氯离子侵蚀和冻融循环的共同作用 ，不利于管片混凝土的长期服役。基于此 ，制备不同玄武岩纤维等重量取代河砂和粉煤灰等量取代水泥的混凝土试件 ，通过抗压强度、抗拉强度 、抗冻性能 、抗氯离子侵蚀能力试验 ，分析玄武岩纤维和粉煤灰取代量对混凝土力学与耐久性能的影响规律。结果表明：盾构隧道管片混凝土抗压强度和抗折强度均随着粉煤灰以及玄武岩纤维取代量的增大而出现先增后减的变化规律 ；盾构隧道管片混凝土质量损失率和相对动弹性模量分别随冻融循环次数的增大而出现先变小后增大以及加速下降的变化规律 ；粉煤灰玄武岩纤维混凝土抗压强度在腐蚀循环次数低于 20 次时损失较小 ，甚至可能出现增长 ，但当腐蚀循环次数超过 20 次后则呈现加速下降趋势。复掺粉煤灰和玄武岩纤维对于盾构隧道管片混凝土耐久性能的提升优于单掺粉煤灰或玄武岩纤维 ，粉煤灰取代水泥和玄武岩纤维取代河砂的最佳量分别为 5% 和 0. 9% 。研究成果可为 “三北地区 ”盾构隧道管片混凝土的优化配合比设计提供关键参数与理论依据。

关键词：粉煤灰 ；玄武岩纤维 ；盾构隧道管片 ；混凝土 ；力学性能 ；耐久性能

中图分类号：U454           文献标志码：A           文章编号： 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

项目来源： 陕西省自然科学基础研究计划  (2022JQ- 420) ；陕西省教育厅专项基金  (21 JK0584) ；陕西铁路工程职业技术学院科研项目  (KJRC202004 ,  KY2020 - 43 ,  2023KYPY- 06) 。

作者简介： 陈艳茹  (1984—) ,  女 ， 回族 ，硕士 ，副教授 ，研究方向：地下与隧道工程。

收稿日期：2023 - 06 - 15