泡沫混凝土在地铁隧道垫层中的振动衰减性能研究

《Scientific Reports》：Experimental and numerical analysis of foamed concrete as a damping interlayer in metro sub-track systems

　　

摘要

在城市地铁隧道中，将柔性垫板、聚氨酯（PU）地毯、隔离复合材料等多种材料作为垫层材料使用，虽然在许多国家很常见，但也带来了几个挑战，包括材料采购困难、施工成本增加以及性能随时间退化。为解决这些问题，本研究引入了一种新型泡沫混凝土（FC）混合料作为替代材料。由于其多相内部结构由相互连通的孔隙和空隙组成，泡沫混凝土能够有效衰减列车引起的振动能量。实验力学、物理和数值研究表明，由450 kg/m³水泥、0.5的水灰比、60%的泡沫含量和50 kg/m³硅灰组成的泡沫混凝土试件，对施加的应力实现了11.3%的阻尼，并每50米长度减少了2.53 J的施加能量。第二种混合料由600 kg/m³水泥、0.5的水灰比和50%的泡沫含量组成，表现出10.8%的阻尼比，并每50米长度减少了5.05 J的施加能量。总之，综合多方法实验和数值调查证实了泡沫混凝土适用于垫层施工应用。该材料显著减少了诱导振动、动态能量和机械应力。