地鐵隧道襯砌支護(hù)用聚烯烴粗合成纖維
(SAP 47S / SAP 55S / SAP 65S)
一、聚丙烯粗纖維在地鐵隧道襯砌支護(hù)中的使用案例
傳統(tǒng)隧道的襯砌支護(hù)是先架好鋼筋網(wǎng)片，再使用噴射混凝土，鋼筋網(wǎng)片的搭架費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且工人在沒有支護(hù)的隧道進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片的搭架，也會產(chǎn)生潛在危險(xiǎn)。隨著混凝土支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，國際上開始將鋼纖維加入到噴射混凝土中作為增強(qiáng)材料，從而取代鋼筋網(wǎng)片。但鋼纖維在攪拌、噴射中有其固有的缺點(diǎn)，且易生銹。因此，使用工程合成粗纖維增強(qiáng)噴射混凝土已經(jīng)成為國際普遍采用的方法，超過5000km的隧道襯砌支護(hù)使用了合成粗纖維增強(qiáng)的噴射混凝土。
例如青島地鐵1號線西鎮(zhèn)站，該站位所處地質(zhì)環(huán)境較好，整個(gè)車站均位于II級圍巖中，圍巖自穩(wěn)性高，巖層主要以基巖裂隙水為主，富水性一般差，局部受構(gòu)造作用破碎帶富水性好，多屬弱－微透水層，具備作為防水型單層襯砌隧道試驗(yàn)段的條件，公共區(qū)＋小端設(shè)備區(qū)（長113.45m)機(jī)電設(shè)備較少，主要為乘客活動區(qū)域，車站埋深較大，圍巖穩(wěn)定性較好，有條件設(shè)置單層襯砌。
此次采用的濕噴纖維混凝土技術(shù)是在濕噴料中摻入上海申湘Sapenfiber一定量長度48mm,等效直徑0.8mm，抗拉強(qiáng)度600MPa，彈性模量9000MPa的聚烯烴粗合成纖維及外加劑，采用泵送作為濕噴料的壓送噴射動力，在濕噴機(jī)的噴嘴處摻入液狀速凝劑。聚烯烴纖維隨混凝土一起被噴射至基面，通過混凝土與聚烯烴纖維的緊密咬合，形成一種具有一定程度勻質(zhì)性，力學(xué)性能及抗?jié)B性、抗收縮性等耐久性較好的混凝土－聚烯烴纖維復(fù)合材料。首先，這種復(fù)合材料具有一定的早期強(qiáng)度，能起到傳統(tǒng)初期支護(hù)的安全性要求；
根據(jù)所做之A、B、C三組對照試驗(yàn)，zui終選擇了水膠比200:500，聚丙烯粗纖維添加量6kg/m3的摻量方案，其7d，28d的強(qiáng)度均可以做到zui佳。另外團(tuán)隊(duì)在數(shù)值模擬中， 以典型的工程地質(zhì)條件為背景， 基于真實(shí)梁受彎試驗(yàn)的數(shù)據(jù)， 參考相關(guān)規(guī)范計(jì)算相關(guān)材料模型參數(shù)；模擬出合成纖維Sapen加固混凝土的材料模型。 然后在ATENA有限元軟件中， 模擬出隧道襯砌的受力情況。 用三種不同的方式模擬管片接頭， 分析了埋深15米和20米兩種工況， 并以荷載結(jié)構(gòu)法的手算結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行了比較， 可以得出以下結(jié)論：
1. Sapen加固混凝土的各項(xiàng)性能過人， 符合隧道襯砌所需要的防腐蝕， 抗火、 耐久性等要求。
2. Sapen加固的混凝土隧道襯砌在正常15米埋深時(shí)的zui大拉應(yīng)力， zui大壓應(yīng)力以及裂縫寬度， 位移等均滿足設(shè)計(jì)要求。
3. 深埋隧道（20米時(shí)）因土拱效應(yīng)的影響， 襯砌中zui大拉壓應(yīng)力與裂縫寬度均比15米時(shí)更小，因此， Sapen加固的隧道襯砌在正常使用階段靜力學(xué)特性均滿足要求。
4. 隧道襯砌內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)呈彈塑性分布， 數(shù)值模擬所得結(jié)果與理論應(yīng)力分布非常相近， 很好的反應(yīng)了纖維加固混凝土開裂后的性能。
二、聚丙烯粗合成纖維的化學(xué)成分
聚丙烯粗合成纖維的主要化學(xué)指標(biāo)：聚丙烯。
三、聚丙烯粗合成纖維的基本特點(diǎn)
1.為所有級別的混凝土提供良好的抗疲勞，抗收縮，抗震及良好的韌性；
2.操作簡單，不易團(tuán)結(jié)，安全，價(jià)格合理，節(jié)約成本；
3.可以用于高腐蝕，潮濕環(huán)境中表面經(jīng)過壓花處理，提高了與混凝土之間的咬合力，也提高了抗收縮、抗裂等性能。
4.粗合成纖維的剛度不及鋼纖維，但實(shí)驗(yàn)證明同等條件下,粗合成纖維每立方混凝土需3kg-6kg，而鋼纖維需要25kg-40kg,結(jié)果表明，含粗合成纖維的混凝土纖維韌性和抗裂效果更好。
5. 具有金屬纖維不具備的防火性，在火災(zāi)中混凝土不易發(fā)生爆炸。
四、典型應(yīng)用
用于噴漿混凝土，混凝土工程，地坪，橋梁，隧道，尤其在變形及韌性要求較高的工程，如礦井，水利水電工程等。
五、聚丙烯粗合成纖維的主要技術(shù)參數(shù)
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抗拉強(qiáng)度
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≥550MPa
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彈性模量
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≥9000MPa
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熔點(diǎn)
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170℃
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密度
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0.91g/cm3
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長度
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47mm/55mm/65mm（長度可定制）
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耐酸、耐堿
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良好
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含水量
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0%
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表面特征%
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白色，黑色 ，壓花
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產(chǎn)品尺寸可根據(jù)客戶的需求推薦用量：3kg/m3 -8kg/m3用量取決于實(shí)際應(yīng)用工程。產(chǎn)品長度可更具客戶要求加工。
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關(guān)鍵字： 粗合成纖維;聚烯烴粗纖維;聚丙烯粗纖維;地鐵隧道襯砌纖維;濕噴粗纖維;
上海申湘混凝土纖維有限公司是一家與澳洲國際知名品牌 “ RADMIX”于2013年聯(lián)合投資的一家外資企業(yè)，不僅在技術(shù)上領(lǐng)先國際水平，而且具有20多年豐富的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，尤其在礦山領(lǐng)域有獨(dú)到的見解。2017年公司獨(dú)立自主的創(chuàng)新品牌“SAPEN”開始正式使用。公司有專家4名（其中留學(xué)博士一名，大學(xué)教授專家一名），并與大學(xué)聯(lián)合不斷改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量。2014年通過ISO：9001:2008質(zhì)量管理體系。
我們生產(chǎn)各種用混凝土的纖維，尤其是粗合成纖維在行業(yè)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，目前我們的客戶有BASF， Sika, Bekaert, 在南美，南亞，歐洲都有代理。
我們的產(chǎn)品粗合成纖維，鋼纖維，銅纖維單絲纖維，玻璃纖維均可以用于要使用混凝土的公路，橋梁，隧道，礦山，地坪，