《隧道火灾作用下气凝胶复合高性能混凝土抗剥落机制与结构可靠性研究》

技术简介：

本项目在国家自然科学基金面上项目的支持下，研究气凝胶掺量、界面改性剂、成型工艺、养护温度、养护湿度等对气凝胶复合高性能混凝土隧道火灾作用下的热冲击性能、绝热性能和耐久性的时变规律；探究了隧道火灾作用下气凝胶复合高性能混凝土火灾高温剥落机理；探明了火灾温度、混凝土强度等级与湿含量、截面形状尺寸以及灭火方式等因素，对气凝胶涂层与混凝土强度经时变化/爆裂、温度场分布、应力应变的影响规律；从而提出隧道用气凝胶涂层混凝土防火安全结构可靠性设计方法。本项目的特色与创新之处体现在：

（1）探明了气凝胶砂浆养护机制、拌合工艺与涂层工艺对砂浆性能及砂浆/混凝土界面的影响规律，研发出高强/高性能混凝土结构火灾安全防护的气凝胶砂浆涂层技术，相比国内外先进技术，本项目的气凝胶砂浆涂层无毒环保、施工方便、耐火时间（1100℃：≥2.5 h；800℃：≥3.0 h）提高0.5-1.0 h以上、厚度减少⅓-½；相比传统砂浆，导热系数降低76%-85%，并提出了基于耐火时间的制备方法。

（2）厘清了气凝胶涂层砂浆性能与厚度对隧道混凝土高温爆裂剥落与强度退化剥落的改善效应，创新发明了火灾作用下气凝胶复合高强/高性能混凝土抗剥落技术，形成了控制混凝土结构高温爆裂剥落与强度退化剥落的定量控制方法，突破了混凝土抗剥落技术无法定量控制的难题。

（3）探究了可靠度指标对气凝胶砂浆性能指标与厚度的敏感程度，提出了基于抗火/保温性能的绿色环保高性能气凝胶复合材料设计技术，建立了防火/保温可靠度指标与气凝胶砂浆性能、厚度、混凝土强度等级、导热系数、耐火时间等的关系，研发出气凝胶保温/防火砂浆、气凝胶绝热毡、保温装饰一体板、气凝胶复合高强/高性能混凝土等系列防火/保温制品。

研发人员：朱平华