自密實防水混凝土的改性機理研究及其在隧道防水工程中的應(yīng)用.pdf

1、隧道防水工程是隧道建設(shè)的有機組成部分，是關(guān)系到隧道建設(shè)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。就我國目前隧道防水的現(xiàn)狀而言，“十洞九漏”是其真實的寫照。隧道滲漏水不僅會降低混凝土襯砌的耐久性，而且還會降低隧道內(nèi)各種設(shè)施(如電氣設(shè)施)的功能，增加隧道的維護成本，甚至影響隧道的安全運營。 為了解決長期以來一直困擾我國隧道建設(shè)工程界的滲漏水難題，本文受滬蓉高速公路某隧道防水工程建設(shè)的委托，以提高襯砌混凝土自身的抗?jié)B能力為指導(dǎo)思想，以提高自密實混凝土的脫模強度

2、、改善自密實混凝土的流變性能及抗裂性能為目標(biāo)，通過相關(guān)理論探索和試驗研究，提出了利用自密實防水混凝土(WPSCC)襯砌隧道，在取消防水層(僅加柔性隔離層)的情況下實現(xiàn)隧道有效防水的新方法。 本文的主要研究內(nèi)容包括如下七個方面：1、系統(tǒng)的分析了混凝土滲漏的原因及改善措施，指出了提高混凝土的密實性能及抗收縮性能是提高混凝土抗?jié)B性能的有效途徑。基于混凝土自愈合前的泊肅葉滲水量理論模型，通過實驗及回歸，建立混凝土裂縫自愈合前的泊肅葉滲水

3、量實際計算公式；在此基礎(chǔ)上，研究了混凝土裂縫寬度、水壓梯度及裂縫暴露于水環(huán)境中的時間的長短與單位滲水量的相關(guān)性；探討了混凝土裂縫自愈合寬度與水壓梯度的相關(guān)性及混凝土裂縫的自愈合機理。 2、在廣泛評價、分析現(xiàn)有高效減水劑的作用效果及機理的基礎(chǔ)上，以優(yōu)勢互補為指導(dǎo)思想，以SP-B型萘系減水劑及SP-C型聚羧酸系減水劑為主要組分，合成了平均減水率達到29％且能使WPSCC具有良好流變性能及保坍性能的SP-LI型超塑化劑，并對其作用機理

4、進行了探索。 3、在深入分析粉煤灰活性特征及活性激發(fā)機理的基礎(chǔ)上，以復(fù)合激發(fā)為指導(dǎo)思想，通過正交試驗及分析，探討了解決粉煤灰在混凝土中應(yīng)用時脫模強度低(影響施工進度)的新方法，并運用X射線衍射及掃描電子顯微鏡，分析了復(fù)合激發(fā)劑激發(fā)粉煤灰混凝土早期強度的作用機理。 4、以提高WPSCC流變性能、抗裂性能及脫模強度為目標(biāo)，應(yīng)用合成的SP-LI型超塑化劑及CF-LI型復(fù)合激發(fā)劑，通過正交試驗確定了WPSCC的配合比設(shè)計方案，并

5、對WPSCC的耐久性進行了研究。 5、通過WPSCC的W/P及相關(guān)組分對其流變性能和收縮性能的影響的試驗研究，結(jié)合XRD及SEM等方法，探索了WPSCC流變學(xué)特性、收縮特性及相關(guān)機理，并基于Bingham模型，研究了WPSCC的自密實機理。相關(guān)研究有助于為WPSCC的配合比設(shè)計提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。 6、通過某隧道中12米(1個模筑長度)的足尺模型試驗，探索了WPSCC的施工性能及施工方法，并以現(xiàn)場測試及現(xiàn)場取樣測試相結(jié)合

6、的方法，測試了WPSCC襯砌隧道時的力學(xué)性能及抗?jié)B性能。通過現(xiàn)場足尺模型試驗，驗證了在取消防水層的情況下，依靠WPSCC襯砌進行隧道防水的可行性、有效性。 7、運用RFPA2D系統(tǒng)建立數(shù)值模型，通過對WPSCC及普通防水混凝土滲透系數(shù)的不同賦值，對比模擬了隧道圍巖及襯砌結(jié)構(gòu)的滲流過程及滲流特征，并對比分析了不同滲透系數(shù)下隧道的應(yīng)力分布規(guī)律及孔隙水壓分布規(guī)律。數(shù)值分析結(jié)果顯示，隧道二次襯砌的抗?jié)B性能對隧道的防水抗?jié)B能力至關(guān)重要，使