低碳纳米改性喷射混凝土力学及耐久性能 徐海岩 隧道工程应用 施工材料研发

本书围绕隧道喷射混凝土低碳化与高性能协同发展的核心命题，针对喷射混凝土水泥用量大、回弹率高、碳排放高等问题，提出采用改性石灰石粉-硅灰复合胶凝材料部分替代水泥，用纳米晶胶聚合物体系取代传统外加剂，构建微纳协同的低碳纳米改性喷射混凝土材料体系。

书中重点研究了不同水泥替代率等对喷射混凝土的影响，探明了三元耦合胶凝材料体系下喷射混凝土抗压力学性能的演变规律，提出了耐久性能及发展规律。相关成果已在多地隧道工程应用，形成多项专利和论文。

本书可作为隧道工程喷射混凝土领域科研、教学的理论参考，也可作为工程技术人员的实践指南，有望为隧道喷射混凝土及其他混凝土结构研究、设计与应用提供借鉴，助力隧道与地下工程低碳绿色建造与高质量发展。

徐海岩，男，博士后，四川农业大学土木工程学院特聘副教授、硕士生导师。主要从事隧道低碳高性能混凝土材料体系研发及应用实践，发表SCI/EI、北大核心等学术论文60余篇，主持国家级、省部级等科研项目30余项，获得茅以升科学技术奖等科技奖励。

周程，男，大学本科，高级工程师，四川省交通集团隧道公司总工程师，四川省工匠，从事隧道及地下工程施工技术管理22年。

聂亮，男，硕士，高级工程师，主要从事隧道与地下工程的设计研究工作。主持了国内单体投资最大的沿江高速上百公里隧道的设计工作。

王志杰，男，博士，西南交通大学教授，教育部创新团队“大型及复杂交通隧道工程”主要成员。获得过2项国家科技进步奖、5项省部级科技进步奖。

第1章 绪论

1.1 隧道喷射混凝土力学及耐久性能研究概述

1.2 国内外研究现状

1.2.1 隧道喷射混凝土力学性能研究现状

1.2.2 隧道喷射混凝土耐久性能研究现状

1.3 存在的问题及发展趋势

1.3.1 存在的问题

1.3.2 发展趋势

第2章 低碳纳米改性材料及其喷射混凝土制备与分析方法

2.1 低碳纳米改性材料

2.1.1 水泥

2.1.2 石灰石粉

2.1.3 硅灰

2.1.4 骨料

2.1.5 外加剂

2.2 低碳纳米改性喷射混凝土制备

2.2.1 配合比设计

2.2.2 试件制备

2.3 低碳纳米改性喷射混凝土分析方法

2.3.1 抗压力学性能试验

2.3.2 抗碳化性能试验

2.3.3 抗氯离子侵蚀性能试验

2.3.4 数值模拟及微观分析

2.4 本章小结

第3章 低碳纳米改性喷射混凝土抗压力学性能研究

3.1 抗压宏观力学特征及变形规律

3.1.1 试件破坏形态

3.1.2 抗压强度

3.1.3 应力-应变关系

3.1.4 变形规律

3.2 抗压细观损伤特性及破坏规律

3.2.1 实际骨料建模

3.2.2 抗压试件建模

3.2.3 细观损伤及破坏

3.3 抗压微观结构特征及低碳化

3.3.1 水化产物分析

3.3.2 微观形貌分析

3.3.3 孔隙率分析

3.3.4 低碳化与可持续性分析

3.4 本章小结

第4章 低碳纳米改性喷射混凝土抗氯离子侵蚀性能研究

4.1 抗氯离子侵蚀性能试验方案

4.1.1 氯离子快速电迁移试验方案

4.1.2 氯离子电通量试验辅助验证方案

4.1.3 氯离子浓度测试试验方案

4.1.4 氯离子侵蚀后微观结构分析试验方案

4.2 抗氯离子侵蚀性能结果分析

4.2.1 RCM法与电通量法结果相关性探究

4.2.2 不同水泥替代率对抗氯离子侵蚀性能的影响分析

4.2.3 不同比例对抗氯离子侵蚀性能的影响分析

4.3 氯离子侵蚀不同深度下的浓度分析

4.3.1 浓度测试结果总体评估

4.3.2 不同水泥替代率及不同比例下的浓度变化分析

4.4 氯离子侵蚀后细观损伤特性研究

4.4.1 氯离子迁移模型构建

4.4.2 氯离子侵蚀深度模拟与验证

4.4.3 不同深度氯离子浓度变化预测

4.5 氯离子侵蚀后微观结构分析

4.5.1 扫描电镜SEM分析

4.5.2 X射线衍射XRD分析

4.6 本章小结

第5章 低碳纳米改性喷射混凝土抗碳化性能研究

5.1 抗碳化性能试验方案

5.1.1 快速碳化法试验方案

5.1.2 碳化后碱度测试方案

5.1.3 碳化后微观结构分析试验方案

5.2 抗碳化性能影响分析

5.2.1 不同水泥替代率对抗碳化性能的影响分析

5.2.2 不同比例对抗碳化性能的影响分析

5.2.3 碱度测试结果分析

5.3 碳化后细观损伤特性研究

5.3.1 碳化数值模型构建

5.3.2 碳化深度预测

5.3.3 喷射混凝土表面pH预测

5.4 碳化后微观结构分析

5.4.1 扫描电镜SEM分析

5.4.2 X射线衍射XRD分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.1.1 力学性能优化

6.1.2 耐久性能提升

6.2 展望

参考文献