裂纹自愈合水泥基复合材料
发布时间：2022-03-15
信息来源：北京市科技成果信息系统
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发布时间：2022-03-15
信息来源：北京市科技成果信息系统
- 水泥基复合材料;轨道交通;城市地铁;病害问题;地铁工程
基本信息
所属科技项目名称：轨道交通技术创新和产业发展
项目主管部门：北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会
科技成果信息
科技成果名称：裂纹自愈合水泥基复合材料
关键词：水泥基复合材料,粉煤灰,应变硬化,拉伸应力指数,初裂强度,极限拉应变
科技成果类型：原始创新
科技成果所处阶段：中试放大
科技成果应用领域：建筑业
科技成果简介：
本成果针对隧道拱顶、车站边墙施工缝及道床与隧道接缝等部位易发生开裂、渗水、混凝土脱落等问题，本课题通过研究地铁工程关键部位荷载及其应力变化特性，建立裂纹自愈合水泥基复合材料的微细观力学模型，开发与城市地铁受力特征相适应的裂纹自愈合水泥基复合材料，形成一体化的生产工艺及施工技术规程，并在实际工程中应用。城市地铁所处地质水文环境复杂，传统混凝土耐久性差，目前多采用环氧树脂等有机材料进行裂缝封堵，承载能力低、易老化。本课题以轨道交通基础设施建设为背景，通过微观力学设计研发适合于轨道基础设施建设的裂纹自愈合水泥基复合材料，改善城市地铁特殊受荷部位的力学性能，有效减少地铁施工和运行期病害，增加轨道交通基础设施工程的耐久性和服役寿命，降低运营维修成本，为建设可持续、安全性高、耐久性好的轨道交通基础设施提供技术和产品支撑。通过对掺PVA纤维的水泥基复合材料的配比设计与宏观、微观试验测试，研制出了具备高韧性、高抗渗性的PVA-ECC材料。通过直接拉伸试验、立方体抗压强度试验、四点弯曲试验研究了PVA-ECC的宏观力学性能，利用CT扫描和电镜扫描技术分析了造成PVA-ECC宏观力学性能差异的微观机理；通过拌合物流动性试验、立方体抗压试验及单轴拉伸试验对所制备的掺硫酸钙PVA-ECC的宏观力学性能进行了研究，同时利用光学显微镜和X射线衍射技术分析了纤维和基体的微观结构；根据工程应用需求对减水剂、搅拌器械、搅拌工艺进行了相应改造，构建并完善了PVA-ECC的制备工法与相应的技术规程，结合现场示范工程进行了针对性的应用，有效改善了病害部位的破坏情况。课题较好的提升了该材料的社会认可度与推广度，为PVA-ECC材料在实际工程中的应用提供了工程经验。
本课题已实现预期目标，研制出的PVA-ECC材料可以有效防治地铁工程关键部位的病害问题，可以被推广到更多的实际工程中。课题的研究成果可使地下工程较大程度的减小病害问题的发生率，降低了工程的维护成本，较好的推动了创新材料在实际工程中的应用。
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