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3D打印隧道

发布时间:2023-12-04    浏览次数:


报告题目:3D打印隧道
报 告 人:袁勇 教授
主 请 人:
时  间:2023年12月7日上午10:30-12:00
地  点:铁道校区世纪楼14楼会议室

袁勇,同济大学教授,欧洲科学与艺术院院士(2022)。国家工程抗震安全审查专家,ITA-CET理事、公路学会隧道分会理事、土木工程学会防护工程分会理事,担任多部国际学术期刊编委或客座主编。主持重点科研项目30余项,参与编制建筑与市政、轨道交通、输水隧道等多部抗震设计规范。成果应用于港珠澳大桥、沪崇苏通道、超长输水工程、特高压输电等重大工程的抗震设计。获得科技奖励17项,其中:国家国际科技合作奖(Mang)1项、上海市国际科技合作奖(Taerwe)1项,省部级特等奖1项、一等奖6项,为土木工程持续影响力和年度影响力TOP 2%科学家。

报告内容:喷射混凝土是广泛应用于隧道衬砌建造的方法,然而该技术存在质量波动大,回弹率高,施工效率低,以及施工环境比较恶劣的缺点。在当前数字化转型和技术升级的时代,3D打印混凝土技术有望推动隧道建设迈向新阶段。报告人开展了隧道衬砌3D打印建造的研究,并聚焦于建造过程中的两个要点,即性能调控方法和界面粘结性能。

性能调控方面,针对3D打印混凝土动态调控混合效率低、设备服役周期短的难题,提出了静态混合3D打印技术,突破性地将静态混合概念引入到混凝土3D打印设备系统中,基于混合界面增加原理,实现了3D打印混凝土的快速主动调控,满足了功能化的设计要求;针对静态混合中功能性组分掺量低带来的的混凝土施工性能调控难题,开发了功能性组分载体输运策略;探明了水泥-聚合物双组分在静态混合中的作用机理,提出了基于酸碱度调节的硫铝酸盐水泥水化反应速率控制方法,并通过计算机断层扫描技术和计算流体动力学方法,基于水化-流变耦合作用机制提出了静态混合通道优化设计,为隧道衬砌3D打印性能调控提供了解决方案。

界面粘结方面,阐明了3D打印混凝土界面形成期的粘结性能演化规律,基于不同打印位置的应力状态分析,探明了开挖面粗糙度与3D打印混凝土流变特性对于界面粘结强度的作用机理;针对3D打印混凝土与开挖面粘结强度不足的问题,建立了基于界面改性的打印层-开挖面共构性能提升技术,并提出了静态混合快速反应条件下的粘结性能控制方法;在实验室尺度内完成了隧道衬砌3D打印样例,为智能隧道衬砌建设提供了新思路。


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