摘要：針對(duì)交通隧道初期支護(hù)時(shí)濕噴混凝土性能不足、回彈大等問(wèn)題，通過(guò)選取5 d及1a的預(yù)制混凝土試塊制備試件，將B10加固混凝土界面劑注入其中填充粘接，進(jìn)行抗剪強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等性能測(cè)試，深入分析測(cè)試了B10膠粘劑混凝土界面劑與混凝土界面的粘接效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：養(yǎng)護(hù)時(shí)間、溫度對(duì)混凝土試件強(qiáng)度具有正相關(guān)；在抗彎強(qiáng)度測(cè)試中，各溫度下混凝土試件的最大彎曲應(yīng)變均顯著高于技術(shù)指標(biāo)450，具有良好的抗彎曲性能；在受壓彈性模量測(cè)試中B10試件各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合要求，不低于2 MPa。最后根據(jù)不同材料性能對(duì)比發(fā)現(xiàn)：B10加固混凝土界面劑材料性能優(yōu)秀，對(duì)于優(yōu)化隧道支護(hù)系統(tǒng)、提高支護(hù)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：交通隧道；噴混凝土；內(nèi)聚力模型；塑性損傷；B10膠粘劑

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ178文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2025）01-0055-04

Research on the interface bonding effect of B10 reinforced concrete based on tunnel support system

GAO Xipeng 1，TIAN Xuekai 1，LI Luoning 2

（1.Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.，Ltd.，Jinan 250199，China；

2.School of Qilu Transportation，Shandong University，Jinan 250002，China）

Abstract：In response to the problems of insufficient performance and large rebound of wet sprayed concrete dur-ing the initial support of traffic tunnels，precast concrete specimens were selected for 5 days and 1 year to prepare specimens.B10 reinforced concrete interface agent was injected into them for filling and bonding，and performance tests of shear strength，tensile strength，compressive strength，flexural strength and other properties were carried out，and the bonding effect of the B10 adhesive concrete interface agent and the concrete interface was analyzed and tested in depth.The experimental results showed that the curing time and temperature had a positive correlation with the strength of the specimens.In the flexural strength test，the maximum bending strain of concrete specimens at all temperatures was significantly higher than the technical indexof 450，indicating good flexural performance.In the compressive elastic modulus test，all data of B10 specimen met the requirements and were not less than 2 MPa.Finally，based on the comparison of material properties，it was found that B10 reinforced concrete interface agent had excellent material properties，which is of great practical significance for optimizing tunnel support systems，im-proving the safety and stability of support systems.

Key words：transportation tunnel；sprayed concrete；cohesion model；plastic damage；B10 adhesive

在實(shí)際隧道工程中，隧道支護(hù)系統(tǒng)常常面臨諸多挑戰(zhàn)，不僅承載著圍巖的壓力，還要抵御各種自然和人為因素帶來(lái)的潛在威脅[1]。新舊混凝土界面之間的粘接問(wèn)題，能對(duì)隧道的穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2]。因此，解決新舊混凝土界面之間的粘接問(wèn)題，提高隧道支護(hù)系統(tǒng)的受力性能，確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，具有重大的工程意義和研究?jī)r(jià)值。

本研究通過(guò)制備以環(huán)氧樹(shù)脂為基礎(chǔ)材料的B10加固混凝土界面劑，將B10加固混凝土界面劑注入混凝土填充粘接，并對(duì)預(yù)制混凝土試塊試件進(jìn)行抗剪強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等性能測(cè)試。旨在深入探討B(tài)10加固混凝土界面劑在隧道支護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用，為隧道工程的安全施工和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)提供新的技術(shù)解決方案。

1試驗(yàn)部分

1.1材料制備

B10加固形混凝土界面劑是針對(duì)提升水泥砂漿與混凝土界面粘接性、滲透性、增韌性及抗裂性而精心配方設(shè)計(jì)的產(chǎn)品[3]。材料包括甲組分（環(huán)氧樹(shù)脂、反應(yīng)型乳化劑、聚合物乳液）與乙組分（水性固化劑、醇脂、表面活性劑A、B（具體見(jiàn)表1）[4]

B10界面劑的主要指標(biāo)如表2所示，甲組分中的乳液成分含有高分子聚合物，這些聚合物能在水泥砂漿與混凝土界面形成強(qiáng)大的粘接力，有效提升界面的粘接強(qiáng)度[5]。乙組分中含有彈性體，提升水泥砂漿與混凝土界面的韌性，減少因溫度變化、干縮等因素引起的開(kāi)裂現(xiàn)象。B10加固形混凝土界面劑通過(guò)精心設(shè)計(jì)的甲、乙組分配方，混合后發(fā)生固化反應(yīng)形成堅(jiān)固的固體聚合物[6]，有效提升了界面粘接強(qiáng)度與耐久性，優(yōu)化了水泥砂漿與混凝土界面的粘接性。

1.2試驗(yàn)件所需儀器和設(shè)備

B10固形混凝土界面劑試驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程中所需的儀器和設(shè)備：鴻馳攪拌器（XL-160，濟(jì)寧鴻馳機(jī)械設(shè)備公司）；VIBRA新光電子秤（TS-30K，深圳市井澤貿(mào)易有限公司）；天馬數(shù)顯粘度計(jì)（TMNDJ-5S，天津天馬衡基儀器有限公司）；涂層厚度計(jì)（FMP10，菲希爾（Fischer）設(shè)備公司）；恒溫恒濕箱（ES-PEC-408，愛(ài)斯佩克）；抗壓強(qiáng)度測(cè)試儀（CTS-02V4，Nitto日東建設(shè)）；Zeiss顯微鏡（Axioscope，德國(guó)蔡司公司）。

1.3試驗(yàn)件涂覆方法及制作過(guò)程

B10加固形混凝土界面劑的施工流程設(shè)計(jì)得極為簡(jiǎn)潔且高效，其關(guān)鍵在于在修補(bǔ)砂漿涂抹或混凝土澆筑前的預(yù)備階段[7]，關(guān)于基層處理，重點(diǎn)在于徹底清除混凝土表面的松散物質(zhì)與浮塵，通過(guò)沖洗確保表面清潔，同時(shí)允許輕微潮濕或少量模板脫模劑殘留，但需嚴(yán)格避免積水與油污，以確保良好的粘接基礎(chǔ)[8]。

在制備用于評(píng)估B10加固界面劑在隧道支護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用效果的混凝土試件時(shí)，選取了不同齡期的預(yù)制混凝土試塊，包括5天齡和1年齡的樣本，以模擬不同使用階段的混凝土狀態(tài)。通過(guò)將B10加固界面劑注入并填充于隧道支護(hù)系統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)了有效的粘接加固。試件制備如圖1所示。

由圖1可知，螺桿拉頭直徑50 mm，能夠傳遞足夠的拉力以檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的承載能力[9]。

1.4表征與方法

針對(duì)B10加固混凝土試件的性能，測(cè)試過(guò)程如下：

（1）養(yǎng)護(hù)條件為試件放置24h后，放入養(yǎng)護(hù)室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，分別處于14、24、34℃的環(huán)境下，定期測(cè)試其拉伸剪切強(qiáng)度；

（2）抗剪強(qiáng)度測(cè)試按照SL/T 352—2020《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)[10]，對(duì)B10加固混凝土試件進(jìn)行測(cè)試，記錄破壞荷載；

（3）拉伸強(qiáng)度測(cè)試按照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)[11]，對(duì)B10加固混凝土試件進(jìn)行測(cè)試，記錄破壞時(shí)的最大荷載和變形量，測(cè)量斷裂面面積；

（4）抗壓強(qiáng)度測(cè)試依據(jù)GB/T 50081—2019標(biāo)準(zhǔn)[12]，采用微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，在-9、-4、4、14、24、34和44℃的溫度環(huán)境下，記錄破壞荷載，測(cè)量試件的承壓面積，計(jì)算抗壓強(qiáng)度；

（5）抗彎強(qiáng)度測(cè)試按照SL/T 352—2020標(biāo)準(zhǔn)[13]，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期。使用電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試混凝土試件的抗彎強(qiáng)度時(shí)，需清潔試件底部并連接電阻片，隨后均勻加荷至試件破壞，記錄破壞荷載并計(jì)算抗彎強(qiáng)度，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化操作、精確測(cè)量及多次測(cè)量取平均等方法[14]。

2結(jié)果與討論

2.1養(yǎng)護(hù)時(shí)間、溫度對(duì)試件強(qiáng)度的影響

所制B10加固混凝土界面劑試件的制備溫度設(shè)定為24℃，制備該B10加固混凝土界面劑試件的填料與環(huán)氧樹(shù)脂均存于常溫條件下。針對(duì)所制B10加固界面劑試件在各異養(yǎng)護(hù)時(shí)間下的拉伸剪切強(qiáng)度展開(kāi)統(tǒng)計(jì)，不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間下拉伸剪切強(qiáng)度如圖2所示。

由圖2可知，養(yǎng)護(hù)溫度的提高會(huì)顯著加快B10加固界面劑混凝土試件拉伸剪切強(qiáng)度的增長(zhǎng)。在將B10加固界面劑應(yīng)用于隧道支護(hù)系統(tǒng)的混凝土的粘接中時(shí)，鑒于隧道表面溫度與室內(nèi)溫度的差異，把養(yǎng)護(hù)溫度設(shè)定高于24℃、養(yǎng)護(hù)時(shí)間設(shè)定在5 d左右是較為理想的選擇。B10加固混凝土界面劑試件在較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間和較高的養(yǎng)護(hù)溫度下表現(xiàn)出拉伸剪切強(qiáng)度和粘接性能的增加。這主要是因?yàn)锽10加固界面劑配方中的固化劑成分，其中包含了增韌劑[15]。

2.2拉伸強(qiáng)度測(cè)試

在-10℃至45℃溫度范圍內(nèi)，對(duì)所制備的B10加固混凝土界面劑試件的拉伸強(qiáng)度展開(kāi)測(cè)試，并挑揀出普通硅酸鹽水泥砂漿與B10加固混凝土界面劑試件進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，在各個(gè)溫度條件下，B10加固界面劑混凝土試件的拉伸強(qiáng)度均顯著高于硅酸鹽水泥砂漿。其中，在24℃時(shí)，B10加固界面劑混凝土試件的拉伸強(qiáng)度高達(dá)5.56 MPa，遠(yuǎn)超硅酸鹽水泥砂漿的0.90 MPa，約為其6倍多，驗(yàn)證了B10加固界面劑在隧道支護(hù)系統(tǒng)的混凝土中的出色粘接性能。

2.3抗壓強(qiáng)度測(cè)試

統(tǒng)計(jì)所制備B10加固混凝土界面劑試件不同溫度下的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在不同溫度下，所制備的B10加固界面劑混凝土試件的抗壓強(qiáng)度有所變化。在各種溫度條件下，B10加固界面劑混凝土試件的抗壓強(qiáng)度均高于50 MPa。隨著溫度的升高，材料分子間的相互作用可能增強(qiáng)，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度提升。但過(guò)高溫度可能導(dǎo)致材料軟化或熱應(yīng)力產(chǎn)生，從而降低抗壓強(qiáng)度[16]。其中，在24℃時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高值55.86 MPa，表明其在這個(gè)溫度范圍內(nèi)具有最佳的熱穩(wěn)定性。這充分表明所制備的混凝土試件具有出色的抗壓性能，有助于延長(zhǎng)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的使用周期，增強(qiáng)隧道的穩(wěn)定性和安全性。

2.4抗彎強(qiáng)度測(cè)試

表3為抗彎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。在不同的溫度下，B10混凝土界面劑試件的最大彎曲應(yīng)變均明顯高于技術(shù)指標(biāo)450μe。這表明該試件在隧道支護(hù)系統(tǒng)中擁有良好的抗彎曲性能，幾乎未受到溫度因素的明顯影響。這主要?dú)w因于B10加固界面劑自身具備較高的耐熱性能和收縮性[17]，正因如此才使得試件能夠擁有較高的抗彎性能。

2.5不同材料對(duì)比

為更深入地驗(yàn)證B10加固界面劑的粘接性能，選擇隧道支護(hù)系統(tǒng)常用的聚氨酯類(lèi)、丙烯酸酯類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)當(dāng)作試驗(yàn)對(duì)比的材料[18]，對(duì)采用這四種材料在隧道支護(hù)系統(tǒng)的混凝土粘接中的拉伸強(qiáng)度以及抗剪強(qiáng)度進(jìn)行記錄，將試驗(yàn)溫度設(shè)定為24℃，拉伸結(jié)果：聚氨酯類(lèi)拉伸強(qiáng)度為3.12 MPa，丙烯酸酯類(lèi)拉伸強(qiáng)度為2.56 MPa，有機(jī)硅類(lèi)拉伸強(qiáng)度為1.33 MPa。B10加固界面劑拉伸強(qiáng)度為5.94 MPa。

單剪結(jié)果：聚氨酯類(lèi)抗剪強(qiáng)度為7.22 MPa，丙烯酸酯類(lèi)抗剪強(qiáng)度為3.89 MPa，有機(jī)硅類(lèi)抗剪強(qiáng)度為2.64 MPa。B10加固界面劑抗剪強(qiáng)度度為13.69 MPa，在隧道支護(hù)系統(tǒng)的混凝土的粘接領(lǐng)域中，B10加固界面劑在壓剪強(qiáng)中表現(xiàn)出極高的粘結(jié)強(qiáng)度，經(jīng)處理后界面壓剪強(qiáng)度顯著提高，砂漿與混凝土粘接力大幅提升，同樣優(yōu)于聚氨酯類(lèi)、丙烯酸酯類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)這三種材料。通過(guò)B10加固界面劑處理后的界面，在受到剪切力作用時(shí)能夠表現(xiàn)出更高的抵抗能力，能夠作為隧道支護(hù)系統(tǒng)的混凝土粘接材料良好的替代品。

3結(jié)語(yǔ)

本文研究了B10加固形混凝土界面劑在隧道支護(hù)系統(tǒng)中的性能表現(xiàn)，以B10加固界面劑以環(huán)氧樹(shù)脂為基料，在試驗(yàn)中，制備試件時(shí)選取5天及1年的預(yù)制混凝土試塊，將B10加固界面劑注入其中填充粘接。養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間提高可顯著加快B10加固混凝土界面劑試件拉伸剪切強(qiáng)度增長(zhǎng)。在各溫度下，B10加固混凝土界面劑試件的拉伸強(qiáng)度均顯著高于硅酸鹽水泥砂漿。各溫度下混凝土試件的最大彎曲應(yīng)變均顯著高于技術(shù)指標(biāo)450μe，抗彎性能良好。此外，B10加固界面劑的拉伸強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度顯著優(yōu)于聚氨酯類(lèi)、丙烯酸酯類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)材料，B10加固形混凝土界面劑可作為優(yōu)秀替代品，為隧道支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐久性提供保障。

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（責(zé)任編輯：張玉平）