基于断裂力学的纤维混凝土隧道衬砌渗透机理研究

发布时间：2020-06-02 01:39

【摘要】：混凝土具有抗压强度高、易成型及便于施工等特点,因此被广泛应用于隧道工程中。隧道衬砌结构是保障隧道安全的重要屏障,必须满足强度、刚度和稳定性要求。但从长期使用情况分析,混凝土中产生的裂缝降低其抗渗性能,从而影响混凝土耐久性。目前,国内外应用纤维混凝土提高其抗渗性能的方法较普遍。本文主要研究不同纤维掺量和纤维种类混凝土断裂性能及抗渗性能。通过断裂力学试验,观察纤维混凝土断裂过程,分析纤维掺量和种类对断裂参数的影响。接着进行纤维混凝土抗渗性能试验,根据试验结果分析纤维掺量和种类对混凝土抗渗性能变化情况。最后综合断裂试验及抗渗试验结果,分析渗透系数与断裂参数之间关系。试验结果表明,与聚丙烯纤维相比,钢纤维更能提高混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度;与普通混凝土相比,掺加纤维后混凝土弹性模量略有降低;随着聚丙烯纤维、钢纤维掺量增加,混凝土黏聚韧度值K~c和G~c逐渐增加,黏聚韧度值K~c和G~c可作为开裂后纤维混凝土裂缝扩展能力的评判指标;聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能改善程度较低,而钢纤维能在很大程度上提高混凝土抗渗性能,混杂纤维对混凝土抗渗性能提高程度主要取决于聚丙烯纤维和钢纤维的掺量;在本文试验中,对于掺加相同体积率的钢纤维,聚丙烯纤维掺量越多,混凝土渗透系数越小,抗渗性能越好。基于起裂韧度K~(ini)可作为评价未开裂纤维混凝土裂缝扩展能力指标,结合未开裂纤维混凝土渗透性能结果发现,纤维阻裂作用明显,渗透系数和断裂参数之间存在一定相关性,将渗透系数、断裂参数K~(ini)及纤维掺量作为模型参数进行回归分析,得到聚丙烯纤维混凝土和钢纤维混凝土的渗透系数公式,可供工程实际参考。
【图文】：

纤维掺量,系数,聚丙烯纤维

1 绪论优于聚丙烯纤维混凝土。A.P. Singh[32]等人通过对不期和不同长径比的纤维混凝土进行抗渗试验，结果表的养护龄期条件下，随着纤维含量增长，混凝土抗渗验龄期相同时，纤维长径比为 65 时，混凝土渗透系数。吴刚[33]等人研究不同长度的聚丙烯纤维对混凝土抗使用表面改性后的三叶形截面聚丙烯纤维掺入时，混维长度 19mm，纤维掺量 0.9kg/m3时最为适宜。Wei S总掺量为 1.5%时，掺三种不同尺寸钢纤维混凝土抗渗寸混凝土的抗渗性能，且优于单掺纤维种类的混凝土验表明，无论钢纤维取向有利或不利，与普通高性能提高混凝土的抗渗性能，在限制水渗透性方面，钢纤土。

系数,抗渗性能,渗透系数,抗渗系数

图 2 不同纤维体积率对混凝土渗透系数影响ence of different fiber volume rate on permeability coefficien，不难看出，，纤维混凝土的渗透机理是纤维阻裂弈的结果，究竟何种效应起决定性作用应根据混率、纤维组成和掺量），以及混凝土的受力特性综合考虑。另外，抗渗性能研究结果不统一可能前国内测试抗渗性能方法主要有渗透高度法和抗的渗水高度和渗透系数，数据比较直观，便于直量反映渗透量和时间的概念，能确切的表述混凝法得到的抗渗系数比较直观简单，该方法在实际分合适。抗渗等级法虽然比较直观简单，但是没能准确地反映混凝土的渗透性能，而且在工程设渗透系数直接用于渗透的计算，也不能与现场的仅仅得到一个抗渗标号，对于科学研究来讲，数
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.91

【参考文献】