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用.pdf

1、隧道防水工程是隧道建設的有機組成部分，是關系到隧道建設成敗的關鍵環(huán)節(jié)。就我國目前隧道防水的現狀而言，“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各種設施(如電氣設施)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的委托，以提高襯砌混凝土自身的抗?jié)B能力為指導思想，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，通過相關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)的情況下實現隧道有效防水的新方法。 本文的主要研究內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?；诨炷磷杂锨暗牟疵C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性；探討了混凝土裂縫自愈合寬度與水壓梯度的相關性及混凝土裂縫的自愈合機理。 2、在廣泛評價、分析現有高效減水劑的作用效果及機理的基礎上，以優(yōu)勢互補為指導思想，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)機理的基礎上，以復合激發(fā)為指導思想，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，應用合成的SP-LI型超塑化劑及CF-LI型復合激發(fā)劑，通過正交試驗確定了WPSCC的配合比設計方案，并

5、對WPSCC的耐久性進行了研究。 5、通過WPSCC的W/P及相關組分對其流變性能和收縮性能的影響的試驗研究，結合XRD及SEM等方法，探索了WPSCC流變學特性、收縮特性及相關機理，并基于Bingham模型，研究了WPSCC的自密實機理。相關研究有助于為WPSCC的配合比設計提供理論依據和指導。 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，并以現場測試及現場取樣測試相結合

6、的方法，測試了WPSCC襯砌隧道時的力學性能及抗?jié)B性能。通過現場足尺模型試驗，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)建立數值模型，通過對WPSCC及普通防水混凝土滲透系數的不同賦值，對比模擬了隧道圍巖及襯砌結構的滲流過程及滲流特征，并對比分析了不同滲透系數下隧道的應力分布規(guī)律及孔隙水壓分布規(guī)律。數值分析結果顯示，隧道二次襯砌的抗?jié)B性能對隧道的防水抗?jié)B能力至關重要，使