喷射混杂纤维混凝土对隧道衬砌结构的抗渗、阻裂机理研究

基本信息
批准号:50908182
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:刘肖凡
学科分类:
依托单位:武汉轻工大学
批准年份:2009
结题年份:2012
起止时间:2010-01-01 - 2012-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李继祥,何晓鸣,余文晖,伦云霞,李进,梅国栋,盛晓州
关键词:
隧道衬砌喷射混杂纤维抗渗
结项摘要

衬砌结构是隧道的重要支护体系,衬砌渗漏是隧道建设的主要病害之一,不仅降低其耐久性,还会降低隧道内各种设施的功能,进而影响隧道的正常交通运营。本项目从提高衬砌结构抗渗性能出发,提出以喷射成型方式将混杂纤维混凝土作为衬砌结构的主体材料,采用正交试验方法设计包括纤维种类、混杂比、水灰比等不同因素的混凝土配合比,以喷射方式制作试件,进行一系列的早期收缩抗裂试验、弯曲韧度试验、抗渗性能试验,分别观测早期裂缝和加载后裂缝的开展过程,以及对应的抗渗指标;运用有限元方法,建立温度、渗流、应力和化学腐蚀等四场耦合混杂纤维混凝土数值模型,从微观层面上进行数值计算分析;结合试验和数值计算结果,详细探讨混杂纤维对混凝土的抗渗、阻裂机理,分析纤维含量和种类与混凝土抗裂性能指标的对应关系;提出钢纤维、聚丙烯纤维单掺或混杂掺量的设计计算方法, 通过调整措施的量化来评估纤维混凝土抗渗防水性能,以指导其应用于工程实际。

项目摘要

本项目围绕提高混凝土抗裂性能这一目标,提出以喷射成型方式将混杂纤维混凝土作为衬砌结构的主体材料,采用正交试验方法设计包括纤维种类、混杂比等不同因素的混凝土配合比并制作试件,进行一系列的抗压强度试验、弯曲韧性试验、早期收缩抗裂试验、抗渗性能试验;运用有限元方法,建立随机分布的混杂纤维混凝土数值模型,从细观层面上进行数值计算分析;详细探讨混杂纤维对混凝土的抗渗、阻裂机理,分析纤维含量和种类与混凝土抗裂性能指标的对应关系。推荐了一种搅拌工艺,使混杂纤维在混凝土基体中达到分散均匀。与素混凝土相比,混杂纤维混凝土坍落度有不同程度的下降。加入低掺量(钢纤维不超过1%,聚丙烯不超过0.3%)的混杂纤维后,混凝土的抗压强度略有提高,但不明显。当钢纤维掺量为0.5%~1.5%,聚丙烯纤维掺量为0.1%~0.3%时,随着混凝土基体中混杂纤维掺量的增加,混凝土弯曲韧性指数与残余强度均有显著提高,以增韧为目的推荐使用钢纤维1%聚丙烯纤维0.1%的体积掺量。纤维的加入使砂浆早龄期约束收缩裂缝变得“短”、“细”、“少”,体现了纤维抑制、细化裂缝的能力,为提高混凝土抗裂性能推荐采用钢纤维0.5%、聚丙烯纤维0.1%的体积掺量。随着聚丙烯纤维和纲纤维掺量的增加,混杂纤维混凝土的抗渗性能逐渐提高,但较素混凝土提高等级不显著,以提高混凝土基体抗渗性能为目的,推荐体积掺量为0.5%钢纤维与0.3%聚丙烯纤维混杂混凝土抗性性能为佳。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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