一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙的制作方法

1.本发明涉及隧道结构技术领域，特别是涉及一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙。


背景技术：

2.在隧道运营及维护过程中，车辆与隧道的碰撞是一个常见的问题，车辆与隧道内壁碰撞的冲击力不仅会对人身安全造成伤害，对隧道的稳定性也是一个很大的威胁。
3.目前我国隧道的防撞结构主要为刚性结构，其特点是刚度大缓冲量小，但在隧道实际运营过程中，由于隧道内车辆限速发生恶性车辆撞击的概率很小，基本发生的都是小型碰撞，对于传统的防撞结构能力的利用远远没有发挥出来。


技术实现要素：

4.针对目前传统防撞墙存在的问题，本发明提供了一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，不仅能够在一定程度内有效吸收碰撞冲击力提供缓冲距离，还能够保护隧道整体的稳定性及安全性。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：该泡沫混凝土防撞墙材料由质量分数为25%~40%的粉煤灰、0.05%~0.15%的碳纤维、40%~60%的泡沫制成、60%~70%的普通硅酸盐水泥制成。
6.进一步地，泡沫混凝土防撞墙水胶比固定为0.45，胶凝材料由水泥、粉煤灰组成。
7.如上所述的一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，制备过程中包括如下步骤：步骤一：将碳纤维放于超声清洗机内，分散20分钟，获得均匀碳纤维溶液。
8.步骤二：将水泥、粉煤灰根据配比进行搅拌，制成干料。
9.步骤三：将发泡剂与水按照质量比为1:30进行配置，使用搅拌器搅拌3分钟获的均匀稳定泡沫。
10.步骤四：将干料与水、泡沫混合搅拌时间为5分钟，稳定3~4分钟，制得泡沫混凝土浆液。
11.步骤五：注入直径为5cm，高为10cm圆筒模具，28d标准养护后获得标准试件。
12.步骤六：测定试件弹性阶段对应的弹性系数。
13.步骤七：计算限速条件下泡沫混凝土防撞墙缓冲距离，确定防撞墙厚度。
14.进一步地，步骤七中，进一步包括如下步骤：
①
采用胡克定律及动能定理推导泡沫混凝土墙的缓冲距离：l1=(mv2/k)
1/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中l1为缓冲距离，m为车辆平均质量，v为隧道内车辆行驶速度，k为泡沫混凝土防撞墙弹性系数，m取平均车重15t，v取隧道内限速为60km/h。
15.②
泡沫混凝土防撞墙厚度确定为2倍缓冲距离：d=2
×
l1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）。
16.进一步地，一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，安装方法包括如下步骤：步骤一：对二次衬砌过程中距离底板55cm~105cm隧道壁处轴向每间隔0.5m设置一对预留螺栓，螺栓露出长度均为(d 3)cm，直径为2.5cm。
17.步骤二：根据配比预制泡沫混凝土防撞墙，每块长宽均为1m，厚度为d，距长宽边各25cm，预留直径为2.5cm的圆孔。
18.步骤三：装配预制泡沫混凝土防撞墙，紧密贴合拱壁并拧紧螺栓，施工完成。
19.本发明的有益效果：1）泡沫混凝土防撞墙制备工艺简单易操作，可根据隧道形状进行改变，与隧道贴合更为紧密。
20.2）泡沫混凝土防撞墙质量轻，泡沫的掺加有效的减少了混凝土的重量，对隧道拱壁影响小。
21.3）泡沫混凝土防撞墙提供的车辆撞击缓冲距离长，相比于传统刚性防撞墙，泡沫混凝土的属于柔性防撞墙，能够有效吸收车辆撞击产生的冲击力。
22.4）泡沫混凝土防撞墙尺寸小巧，安装拆卸更为方便，且不影响隧道整体的美观及行车舒适度。
附图说明
23.图1为本发明的一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙的示意图。
24.图中，1—螺栓，2—螺母，3—泡沫混凝土防撞墙，4—二次衬砌结构。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
26.实施例1一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，所述方法包括如下步骤：步骤一：将0.3g碳纤维放入超声波清洗机内，分散20分钟后，获得碳纤维溶液。
27.步骤二：取粉煤灰75g、水泥225g、进行搅拌，搅拌均匀后制备干料。
28.步骤三：将发泡剂与水按照质量比为1:30进行配置，使用搅拌器搅拌3分钟获得均匀稳定溶液。
29.步骤四：取60g泡沫与干料进行混合搅拌5分钟，静止3~4分钟，制得泡沫混凝土溶液。
30.步骤五：注入直径为5cm，高为10cm圆筒模具，28d标准养护后获得标准试件。
31.步骤六：测定试件弹性阶段对应的弹性系数为879mpa。
32.步骤七：计算限速条件下泡沫混凝土防撞墙缓冲距离，确定防撞墙厚度。
33.进一步地，步骤七中，进一步包括如下步骤：
①
采用胡克定律及动能定理推理泡沫混凝土墙的缓冲距离：l1=(mv2/k)
1/2
=(15000
×
172/879)
1/2
=7.02cm
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（1）其中m取平均车重15t，v取隧道内限速为60km/h。
34.②
泡沫混凝土防撞墙厚度确定为2倍缓冲距离：d=2
×
l1=2
×
7.02=14.04cm
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（2）。
35.进一步地，一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，安装包括如下步骤：步骤一：对二次衬砌过程中距离底板55cm~105cm隧道壁处轴向每间隔0.5m设置一对预留螺栓，螺栓露出长度均为17cm，直径为2.5cm。
36.步骤二：根据配比预制泡沫混凝土防撞墙，每块长宽均为1m，厚度为14cm，距长宽边各25cm，预留直径为2.5cm的圆孔。
37.步骤三：装配预制泡沫混凝土防撞墙，紧密贴合拱壁并拧紧螺栓，施工完成。
38.实施例2一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，所述方法包括如下步骤：步骤一：将0.45g碳纤维放入超声波清洗机内，分散20分钟后，获得碳纤维溶液。
39.步骤二：取粉煤灰75g、水泥225g、进行搅拌，搅拌均匀后制备干料。
40.步骤三：将发泡剂与水按照质量比为1:30进行配置，使用搅拌器搅拌3分钟获得均匀稳定溶液。
41.步骤四：取50g泡沫与干料进行混合搅拌5分钟，静止3~4分钟，制得泡沫混凝土溶液。
42.步骤五：注入直径为5cm，高为10cm圆筒模具，28d标准养护后获得标准试件。
43.步骤六：测定试件弹性阶段对应的弹性系数为980mpa。
44.步骤七：计算限速条件下泡沫混凝土防撞墙缓冲距离，确定防撞墙厚度。
45.进一步地，步骤七中，进一步包括如下步骤：
①
采用胡克定律及动能定理推理泡沫混凝土墙的缓冲距离：l1=(mv2/k)
1/2
=(15000
×
172/980)
1/2
=6.65cm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中m取平均车重15t，v取隧道内限速为60km/h。
46.②
泡沫混凝土防撞墙厚度确定为2倍缓冲距离：d=2
×
l1=2
×
6.65=13.3cm
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（2）。
47.进一步地，一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，安装包括如下步骤：步骤一：对二次衬砌过程中距离底板55cm~105cm隧道壁处轴向每间隔0.5m设置一对预留螺栓，螺栓露出长度均为16cm，直径为2.5cm。
48.步骤二：根据配比预制泡沫混凝土防撞墙，每块长宽均为1m，厚度为13cm，距长宽边各25cm，预留直径为2.5cm的圆孔。
49.步骤三：装配预制泡沫混凝土防撞墙，紧密贴合拱壁并拧紧螺栓，施工完成。
50.实施例3一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，所述方法包括如下步骤：步骤一：将0.15g碳纤维放入超声波清洗机内，分散20分钟后，获得碳纤维溶液。
51.步骤二：取粉煤灰75g、水泥225g、进行搅拌，搅拌均匀后制备干料。
52.步骤三：将发泡剂与水按照质量比为1:30进行配置，使用搅拌器搅拌3分钟获得均匀稳定溶液。
53.步骤四：取50g泡沫与干料进行混合搅拌5分钟，静止3~4分钟，制得泡沫混凝土溶液。
54.步骤五：注入直径为5cm，高为10cm圆筒模具，28d标准养护后获得标准试件。
55.步骤六：测定试件弹性阶段对应的弹性系数为821mpa。
56.步骤七：计算限速条件下泡沫混凝土防撞墙缓冲距离，确定防撞墙厚度。
57.进一步地，步骤七中，进一步包括如下步骤：
①
采用胡克定律及动能定理推理泡沫混凝土墙的缓冲距离：l1=(mv2/k)
1/2
=(15000
×
172/821)
1/2
=7.27cm
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（1）其中m取平均车重15t，v取隧道内限速为60km/h。
58.②
泡沫混凝土防撞墙厚度确定为2倍缓冲距离：d=2
×
l1=2
×
7.27=14.54cm
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（2）。
59.进一步地，一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，安装包括如下步骤：步骤一：对二次衬砌过程中距离底板55cm~105cm隧道壁处轴向每间隔0.5m设置一对预留螺栓，螺栓露出长度均为18cm，直径为2.5cm。
60.步骤二：根据配比预制泡沫混凝土防撞墙，每块长宽均为1m，厚度为15cm，距长宽边各25cm，预留直径为2.5cm的圆孔。
61.步骤三：装配预制泡沫混凝土防撞墙，紧密贴合拱壁并拧紧螺栓，施工完成。
62.实施例4一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，所述方法包括如下步骤：步骤一：将0.3g碳纤维放入超声波清洗机内，分散20分钟后，获得碳纤维溶液。
63.步骤二：取粉煤灰75g、水泥225g、进行搅拌，搅拌均匀后制备干料。
64.步骤三：将发泡剂与水按照质量比为1:30进行配置，使用搅拌器搅拌3分钟获得均匀稳定溶液。
65.步骤四：取40g泡沫与干料进行混合搅拌5分钟，静止3~4分钟，制得泡沫混凝土溶液。
66.步骤五：注入直径为5cm，高为10cm圆筒模具，28d标准养护后获得标准试件。
67.步骤六：测定试件弹性阶段对应的弹性系数为970mpa。
68.步骤七：计算限速条件下泡沫混凝土防撞墙缓冲距离，确定防撞墙厚度。
69.进一步地，步骤七中，进一步包括如下步骤：
①
采用胡克定律及动能定理推理泡沫混凝土墙的缓冲距离：l1=(mv2/k)
1/2
=(15000
×
172/970)
1/2
=6.69cm
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（1）其中m取平均车重15t，v取隧道内限速为60km/h。
70.②
泡沫混凝土防撞墙厚度确定为2倍缓冲距离：d=2
×
l1=2
×
6.65=13.36cm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）。
71.进一步地，一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，安装包括如下步骤：步骤一：对二次衬砌过程中距离底板55cm、105cm隧道壁处轴向每间隔0.5m设置一对预留螺栓，螺栓露出长度均为16cm，直径为2.5cm。
72.步骤二：根据配比预制泡沫混凝土防撞墙，每块长宽均为1m，厚度为13cm，距长宽边各25cm，预留直径为2.5cm的圆孔。
73.步骤三：装配预制泡沫混凝土防撞墙，紧密贴合拱壁并拧紧螺栓，施工完成。
74.实施例5一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，所述方法包括如下步骤：步骤一：将0.15g碳纤维放入超声波清洗机内，分散20分钟后，获得碳纤维溶液。
75.步骤二：取粉煤灰99g、水泥201g、进行搅拌，搅拌均匀后制备干料。
76.步骤三：将发泡剂与水按照质量比为1:30进行配置，使用搅拌器搅拌3分钟获得均匀稳定溶液。
77.步骤四：取40g泡沫与干料进行混合搅拌5分钟，静止3~4分钟，制得泡沫混凝土溶液。
78.步骤五：注入直径为5cm，高为10cm圆筒模具，28d标准养护后获得标准试件。
79.步骤六：测定试件弹性阶段对应的弹性系数为790mpa。
80.步骤七：计算限速条件下泡沫混凝土防撞墙缓冲距离，确定防撞墙厚度。
81.进一步地，步骤七中，进一步包括如下步骤：
①
采用胡克定律及动能定理推理泡沫混凝土墙的缓冲距离：l1=(mv2/k)
1/2
=(15000
×
172/790)
1/2
=7.41cm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中m取平均车辆重量15t，v取隧道内限速为60km/h。
82.②
泡沫混凝土防撞墙厚度确定为2倍缓冲距离：d=2
×
l1=2
×
7.41=14.82cm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）。
83.进一步地，一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙，安装包括如下步骤：步骤一：对二次衬砌过程中距离底板55cm、105cm隧道壁处轴向每间隔0.5m设置一对预留螺栓，螺栓露出长度均为18cm，直径为2.5cm。
84.步骤二：根据配比预制泡沫混凝土防撞墙，每块长宽均为1m，厚度为15cm，距长宽边各25cm，预留直径为2.5cm的圆孔。
85.步骤三：装配预制泡沫混凝土防撞墙，紧密贴合拱壁并拧紧螺栓，施工完成。
86.表1为实施例1
‑
5的测试结果：。
87.最后应该说明的是：以上所述各实施例仅为本发明中优选实施例而已，并不仅限于实施例中所提到的配比，虽然参照上述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其可以对前述各实施例的技术方案进行修改，或对其中部分技术进行等同替换凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。