自密實(shí)防水混凝土的改性機(jī)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(jī)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(guó)目前隧道防水的現(xiàn)狀而言，“十洞九漏”是其真實(shí)的寫照。隧道滲漏水不僅會(huì)降低混凝土襯砌的耐久性，而且還會(huì)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(hù)成本，甚至影響隧道的安全運(yùn)營(yíng)。 為了解決長(zhǎng)期以來一直困擾我國(guó)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(shí)混凝土的脫模強(qiáng)度

2、、改善自密實(shí)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(yàn)研究，提出了利用自密實(shí)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(shí)現(xiàn)隧道有效防水的新方法。 本文的主要研究?jī)?nèi)容包括如下七個(gè)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(shí)性能及抗收縮性能是提高混凝土抗?jié)B性能的有效途徑?；诨炷磷杂锨暗牟疵C葉滲水量理論模型，通過實(shí)驗(yàn)及回歸，建立混凝土裂縫自愈合前的泊肅葉滲水

3、量實(shí)際計(jì)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(shí)間的長(zhǎng)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(jī)理。 2、在廣泛評(píng)價(jià)、分析現(xiàn)有高效減水劑的作用效果及機(jī)理的基礎(chǔ)上，以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)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(dá)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(duì)其作用機(jī)理

4、進(jìn)行了探索。 3、在深入分析粉煤灰活性特征及活性激發(fā)機(jī)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(yàn)及分析，探討了解決粉煤灰在混凝土中應(yīng)用時(shí)脫模強(qiáng)度低(影響施工進(jìn)度)的新方法，并運(yùn)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(qiáng)度的作用機(jī)理。 4、以提高WPSCC流變性能、抗裂性能及脫模強(qiáng)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(yàn)確定了WPSCC的配合比設(shè)計(jì)方案，并

5、對(duì)WPSCC的耐久性進(jìn)行了研究。 5、通過WPSCC的W/P及相關(guān)組分對(duì)其流變性能和收縮性能的影響的試驗(yàn)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(jī)理，并基于Bingham模型，研究了WPSCC的自密實(shí)機(jī)理。相關(guān)研究有助于為WPSCC的配合比設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。 6、通過某隧道中12米(1個(gè)模筑長(zhǎng)度)的足尺模型試驗(yàn)，探索了WPSCC的施工性能及施工方法，并以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)取樣測(cè)試相結(jié)合

6、的方法，測(cè)試了WPSCC襯砌隧道時(shí)的力學(xué)性能及抗?jié)B性能。通過現(xiàn)場(chǎng)足尺模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了在取消防水層的情況下，依靠WPSCC襯砌進(jìn)行隧道防水的可行性、有效性。 7、運(yùn)用RFPA2D系統(tǒng)建立數(shù)值模型，通過對(duì)WPSCC及普通防水混凝土滲透系數(shù)的不同賦值，對(duì)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(duì)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(duì)隧道的防水抗?jié)B能力至關(guān)重要，使