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隧道干冰清洗试验研究

作　者: 何华勇
导　师: 任松
学　校: 重庆大学
专　业: 采矿工程
关键词: 干冰清洗 隧道清洗 微爆炸效应 表面损伤 混凝土
分类号: U457
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


隧道运行中汽车尾气、扬尘、油污不易降解，越积越多，导致隧道严重污染影响行车安全，定期进行隧道清洗是隧道安全运行的重要保证。针对目前城市公路隧道以及城市轨道交通隧道日常清洗维护中遇到的清洗难度大、清洗效率低以及清洗过程中易对环境产生二次污染等问题，通过对隧道清洗技术和干冰清洗技术的分析，本文提出了一种环保、高效、快速的清洗维护方法--隧道干冰清洗技术。研究了一种利用干冰清洗隧道的方法，基于二氧化碳物化性质和干冰清洗特点建立了隧道干冰清洗理论模型。在理论分析和数值模拟的基础上，对干冰清洗时混凝土表面孔隙、表面温度、混凝土单轴抗压强度及清洗效果进行试验，分析了干冰清洗对混凝土表面损伤和抗压强度的影响。主要研究成果如下：(1)通过分析目前隧道清洗方法的清洗特点，得出现有的清洗技术都存在着清洗效率低、能耗大以及对环境产生二次污染的缺点，部分清洗技术还会对隧道维护人员的身体健康产生不良影响。(2)对二氧化碳的物化性质以及干冰生成技术原理进行理论分析。(3)根据二氧化碳物化性质及干冰清洗特点设计出适用于隧道干冰清洗的新型干冰清洗机。(4)运用干冰清洗机、三轴试验机以及tm330测温仪进行干冰清洗混凝土的试验研究。运用干冰清洗机进行混凝土清洗试验，结果表明干冰清洗机能彻底清除混凝土表面污秽物，清洗效果理想。当清洗时间在20s以内时，混凝土表面的原有孔隙发育不明显且无新的孔隙产生，表明干冰清洗对混凝土表面无损伤。运用三轴试验机进行强度试验，结果表明，干冰清洗对混凝土强度影响甚小，对混凝土整体结构强度无影响，满足隧道清洗不破坏隧道力学特性的要求。运用tm330红外测温仪进行温度试验，结果表明，干冰清洗的温度影响主要集中于混凝土表面2mm以内，即污秽物与混凝土表面结合部，对混凝土损伤较小，满足隧道清洗条件。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 本文的研究背景与意义  8-10
    1.1.1 本文的研究背景  8-9
    1.1.2 研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
    1.2.1 隧道清洗技术研究现状  10-11
    1.2.2 干冰清洗技术研究现状  11-12
  1.3 研究内容与研究方法  12-15
    1.3.1 研究内容  12-13
    1.3.2 研究方法  13-15
2 隧道干冰喷射清洗技术原理  15-25
  2.1 干冰喷射清洗技术清洗原理  15-16
  2.2 干冰生成原理  16-20
    2.2.1 二氧化碳的物化性质  16-18
    2.2.2 二氧化碳的相平衡关系  18-19
    2.2.3 气－液平衡系统  19
    2.2.4 气－固平衡系统  19
    2.2.5 液-固平衡系统  19
    2.2.6 升华热、溶解热、汽化潜热  19-20
    2.2.7 二氧化碳的状态方程  20
  2.3 二氧化碳的表面张力与迁移性质  20-22
  2.4 二氧化碳的固化  22-25
    2.4.1 二氧化碳常温高压固化过程  22-23
    2.4.2 二氧化碳低温低压固化过程  23-25
3 干冰喷射清洗机研制  25-46
  3.1 干冰生成部  26-31
    3.1.1 干冰生成部原理  26-27
    3.1.2 干冰生成部材质选择  27-28
    3.1.3 干冰生成部参数选择  28-30
    3.1.4 干冰生成部干冰转换率  30-31
  3.2 干冰导入部  31-33
  3.3 清洗喷嘴部  33-38
    3.3.1 清洗部喷嘴的类型选择  33-35
    3.3.2 清洗喷嘴部参数选择  35-38
  3.4 干冰清洗机参数优化设计  38-43
    3.4.1 CFD 软件简介  39-40
    3.4.2 几何模型及计算  40-43
  3.5 干冰清洗系统附件  43-46
4 干冰清洗混凝土试验研究  46-57
  4.1 干冰清洗混凝土试验装置  46-48
  4.2 实验方案及实验步骤  48-52
    4.2.1 实验方案  48-50
    4.2.2 试验过程  50-52
  4.3 试验结果与分析  52-56
    4.3.1 清洗效果  52-54
    4.3.2 混凝土干冰清洗后表面损伤分析  54-55
    4.3.3 混凝土干冰清洗后单轴抗压强度分析  55-56
    4.3.4 混凝土表面温度变化分析  56
  4.4 本章小结  56-57
5 结论与建议  57-59
  5.1 结论  57
  5.2 建议  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
附录  63
  A. 攻读硕士学位期间发表论文及专利  63
  B. 作者在攻读硕士学位期间的科研情况  63

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 隧道工程 > 隧道养护、维修与技术改造
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