清华大学学报(自然科学版)

作者：郭禛, 汪澍, 刘昆华, 赵佳玮, 郭海峰, 金龙哲, 魏祎璇, 欧盛南

单位：1. 北京科技大学 土木与资源工程学院, 北京 100083;<br>2. 国家卫生健康委粉尘危害工程防护重点实验室, 北京 100083;<br>3. 中国铁道科学研究院集团有限公司 节能环保劳卫研究所, 北京 100081

关键词：支护技术,湿喷混凝土,流动性,射流破碎,产尘特性,产尘机理

基金：国家自然科学基金面上项目(51874015)

湿喷混凝土作为新Austrian隧道施工方法(new Austrian tunnelling method, NATM)中重要的初期支护方式, 施工过程中产生的粉尘、 氯等有害物质会严重危害工人健康。截至2023年, 许多研究的重点为湿式喷浆技术粉尘来源与降尘措施, 而关于湿喷混凝土射流产尘机理仍认识不足, 有待深入研究。该文通过改变湿喷混凝土配方中聚羧酸减水剂(polycarboxylate superplasticizer, PCE)的掺量获取不同流动性的混凝土, 利用自行搭建的喷射射流多维测试平台进行不同流动性新拌混凝土的流动性实验和喷射实验。结合射流破碎、 表面波动等理论, 分析湿喷混凝土的射流破碎过程和产尘特性, 以探究其产尘机理。该文基于射流状态将射流循环划分为初始期、 剧烈期和结束期3个阶段。初始期和结束期未形成稳定射流, 剧烈期射流形态变化较小且射流破碎、 雾化程度较高, 对粉尘浓度的升高起决定性作用; 此外, 次级破碎阶段平均粉尘浓度与初级破碎阶段相比提高了138%。该文得到了粉尘浓度最低、 粉尘粒径分布最集中的混凝土配比, 即水泥、 水、 细骨料、 粗骨料、 PCE的质量比为1.000 0∶0.370 0∶1.837 5∶1.562 5∶0.011 5。该研究成果可为湿式喷浆降尘的研究提供借鉴。

来源：2024年第9期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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