低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘方法
阅读说明：本技术 低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘方法 (Multistage floating dust prevention method for concrete member in low-vacuum-normal-pressure alternating environment ) 是由 林红威 韩冰 韩松 刘昊苏 李少伟 解会兵 贾允祥 梁思明 刘亚林 张增起 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘方法,包括：普通混凝土层、超高性能混凝土层、密封涂料层或纤维增强复合材料层；普通混凝土层浇注于内层,超高性能混凝土层浇注于普通混凝土层表面,密封涂料层涂覆于超高性能混凝土层表面或纤维增强复合材料层铺设于超高性能混凝土层表面。将普通混凝土与超高性能混凝土进行结合使用,并辅以涂层或纤维增强复合材料的外防护,普通混凝土为主要受力构件,超高性能混凝土为覆盖面层。通过在断面上合理配置各材料顺序及用量,充分发挥各材料的优点,形成三道防浮尘体系,从根本上抑制混凝土的浮尘,同时满足真空管道混凝土构件受力、耐磨和耐高温的需求。(The invention provides a multistage anti-floating dust method for a concrete member in a low vacuum-normal pressure alternating environment, which comprises the following steps: a common concrete layer, an ultra-high performance concrete layer, a sealing coating layer or a fiber reinforced composite material layer; the common concrete layer is poured on the inner layer, the ultra-high performance concrete layer is poured on the surface of the common concrete layer, and the sealing coating layer is coated on the surface of the ultra-high performance concrete layer or the fiber reinforced composite material layer is laid on the surface of the ultra-high performance concrete layer. The common concrete and the ultra-high performance concrete are combined for use, and the coating or the outer protection of the fiber reinforced composite material is assisted, wherein the common concrete is a main stressed member, and the ultra-high performance concrete is a covering surface layer. By reasonably configuring the sequence and the dosage of each material on the section, the advantages of each material are fully exerted, three floating dust prevention systems are formed, the floating dust of concrete is fundamentally inhibited, and the requirements of stress, wear resistance and high temperature resistance of the concrete member of the vacuum pipeline are met.)
技术领域
本发明涉及超高速低真空磁悬浮交通系统领域，尤其涉及一种低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘方法。
背景技术
超高速低真空磁悬浮交通系统利用超导磁悬浮技术，使列车与地面脱离接触，消除了地面摩擦阻力，并进一步利用内部接近真空的管道线路大幅减少了空气阻力和噪声，从而使列车实现1000km/h以上的超高速“近地飞行”。与现有轨道交通工具相比，超高速低真空磁悬浮交通系统具有更快速、更便捷、更舒适、更安全和经济可控的特点。低真空管道磁悬浮高速飞车属于新一代交通工具，发展这一先进轨道技术对推动我国交通技术引领、带动相关产业发展升级具有重大意义。目前，国内外都在集中力量进行技术攻关，争取早日占领这一技术高地。
超高速低真空磁悬浮交通系统在管道内的飞行环境处于低真空状态，管道内气压约为100Pa-10000Pa，远低于外部大气压。由于运营维护等需要，管道还会处于常压状态。因此，超高速低真空磁悬浮交通系统管道结构将依据运营状态而处于低真空-常压的交变环境中。研究发现，管道由低真空状态向常压状态切换时将在管道内引起瞬时高超音速气流，并对处于真空状态的混凝土构件造成冲击损伤，引起舱内浮尘现象。管道内高浓度粉尘严重影响舱内激光定位测速等光学精密电子仪器的使用，对列车安全运行构成重大威胁。
因此，如何控制低真空-常压交变环境下混凝土气动损伤及浮尘问题是本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘技术，以解决现有技术中存在的缺陷。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
本发明的一方面提供了一种低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘结构，包括：普通混凝土层、超高性能混凝土层、密封涂料层或纤维增强复合材料层；
所述普通混凝土层浇注于内层，所述超高性能混凝土层浇注于普通混凝土层表面，所述密封涂料层涂覆于超高性能混凝土层表面或纤维增强复合材料层铺设于超高性能混凝土层表面。
优选地，普通混凝土层的普通混凝土原材料包括粉煤灰和硅灰的矿物掺合料，普通混凝土强度等级大于或等于C40。
优选地，超高性能混凝土层的水胶比低于0.25，抗压强度大于或等于120MPa。
优选地，超高性能混凝土层的超高性能混凝土原材料包括水泥、硅灰、砂、超细石英粉和掺有PVA纤维、PP纤维和PE纤维中的一种或多种的矿物掺合料。
优选地，超高性能混凝土层厚度大于或等于50mm，且小于所述普通混凝土层的厚度。
优选地，密封涂料层包含三层，从里到外依次为纳米硅酸盐类涂料、硅烷类涂料和硅树脂类涂料。
优选地，纤维增强复合材料层的纤维增强复合材料为拉挤型材或缠绕管材。
优选地，纤维增强复合材料层的纤维增强复合材料为玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料。
本发明的另一方面提供看一种制备上述结构的低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘方法，包括：
首先，浇筑内层普通混凝土层，达到规定龄期后对普通混凝土进行表面处理；
其次，浇筑超高性能混凝土层；
最后，在28天龄期或高温蒸养后对高性能混凝土层的表层进行密封处理，密封处理通过密封涂料封涂或纤维增强复合材料封护。
优选地，对普通混凝土进行表面处理包括凿毛、喷砂和预埋连接件。
由上述本发明的低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘技术提供的技术方案可以看出，本发明充分发挥各个材料的基础上，在断面上设置各材料顺序及用量，在不显著增加成本的基础上形成了混凝土综合防浮尘结构体系，具有以下优点：
首先，普通混凝土造价低廉，将其作为管道内部主要受力材料，通过设计，将普通混凝土与钢材或FRP型材等一起形成组合构件，以满足真空管道受力需求。通过控制普通混凝土强度等级以及采用粉煤灰、硅粉等矿物掺合料，降低普通混凝土孔隙率，从源头上控制粉尘从混凝土内部的析出，形成第一道防浮尘体系；
其次，利用超高密实度、孔隙率极低且强度很高的薄层超高性能混凝土覆盖普通混凝土表面，可阻挡高速气流对普通混凝土表面的直接冲击，同时抑制了普通混凝土及超高性能混凝土表面粉尘的形成，形成第二道防浮尘体系，添加无机纤维的超高性能混凝土表层具有优良的韧性、耐高温和耐磨性能，尤其适用于超高速低真空磁悬浮交通系统局部高温、高磨损、强磁的轨道环境；
最后，通过表面涂层或FRP封装则进一步堵塞了超高性能混凝土的少量孔隙结构，并且隔绝了高速气流对超高性能混凝土表层的直接冲击，形成第三道防浮尘体系；
以上三道防浮尘体系共同作用，从根本上抑制混凝土的浮尘问题，同时满足真空磁悬浮高速飞车真空管道混凝土构件受力、耐磨和耐高温的需求。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘结构断面示意图；
图2为实施例的普通混凝土键槽结构示意图；
图3为实施例的密封涂料层断面结构示意图；
附图标记说明：
1普通混凝土层2超高性能混凝土层3密封涂料层4金属真空管道5钢筋或FRP筋6键槽3-1纳米硅酸盐涂料3-2硅烷涂料3-3硅树脂涂料。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且并不构成对本发明实施例的限定。
实施例
本实施例提供了低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘结构，包括：普通混凝土层、超高性能混凝土(UHPC，Ultra-High Performance Concrete))层、密封涂料层。需要说明的是密封涂料层还可以采用纤维增强复合材料层替代，纤维增强复合材料(FiberReinforced Polymer，FRP)层的纤维增强复合材料为拉挤型材或缠绕管材，纤维增强复合材料层的纤维增强复合材料为玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料。
普通混凝土层浇注于内层，超高性能混凝土层浇注于普通混凝土层表面，密封涂料层涂覆于超高性能混凝土层表面或纤维增强复合材料层铺设于超高性能混凝土层表面。
普通混凝土层的普通混凝土原材料包括粉煤灰和硅灰的矿物掺合料，普通混凝土强度等级大于或等于C40。
超高性能混凝土层的水胶比低于0.25，抗压强度大于或等于120MPa。
超高性能混凝土层的超高性能混凝土原材料包括水泥、硅灰、砂、超细石英粉和掺有PVA纤维(聚乙烯醇)、PP纤维(聚丙烯)和PE纤维(聚乙烯)中的一种或多种的矿物掺合料。中掺有PVA纤维、PP纤维和PE纤维中的一种或多种。
超高性能混凝土层厚度大于或等于50mm，且小于普通混凝土层的厚度。
密封涂料层包含三层，从里到外依次为纳米硅酸盐类涂料、硅烷类涂料和硅树脂类涂料。密封涂料层涂覆工艺包含三道工序，第一道工序是在UHPC表层涂覆纳米硅酸盐类涂料，第二道工序是涂覆硅烷类涂料，第三道工序是涂覆硅树脂类涂料。
本实施例还提供了一种低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘方法，图1为得到的低真空-常压交变环境下混凝土构件多级防浮尘结构断面示意图，具体浇注步骤如下：
步骤一：在金属真空管道4中浇筑普通混凝土层1，使普通混凝土层1与钢筋(或FRP筋)5和管道4形成组合结构，普通混凝土为真空管道内主要受力材料，与其他材料如钢筋、玻璃纤维筋等形成组合构件，共同承受真空管道内车辆荷载；
步骤二：浇筑普通混凝土层1的同时预留键槽6，结构如附图2所示，待浇注后的普通混凝土层1达到规定的龄期后，在混凝土1表面及键槽6中浇筑超高性能混凝土层2，超高性能混凝土层可现场浇筑，也可以工厂预制，超高性能混凝土按最大堆积密度原理配置，具有超高密实度，孔隙率极低，内部具有不连通孔结构，超高性能混凝土层2的抵抗气、液体浸入能力极强；
步骤三：待超高性能混凝土层2标准养护至28天龄期或高温蒸养完成后，对超高性能混凝土层2的表面进行清洗打磨，并涂覆纳米硅酸盐涂料3-1；
步骤四：待涂料3-1与超高性能混凝土层2的超高性能混凝土充分反应后，涂覆硅烷涂料3-2和硅树脂涂料3-3，密封涂料层3断面结构如图3所示。
需要说明的是，上述步骤中的密封涂料层的纳米硅酸盐涂料3-1、涂覆硅烷涂料3-2和硅树脂涂料3-3还可以采用纤维增强复合材料封护。
步骤二中，待浇注后的普通混凝土层1达到规定的龄期后，还需要对普通混凝土进行表面凿毛、喷砂和预埋连接件的处理。
本领域技术人员应能理解上述的应用类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的应用类型如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
本领域技术人员应能理解，图1仅为简明起见而示出的各类网络元素的数量可能小于一个实际结构中的数量，但这种省略无疑是以不会影响对发明实施例进行清楚、充分的公开为前提的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种扭矩控制方法、装置及车辆