【碩士】混凝土的滲流特性及防水耐久性研究【2009】

內容簡介

　　學科專業(yè)：材料學　　授予學位：工學碩士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度： 2009年　　地下工程和水工混凝土結構防水耐久性一直是關注的焦點。特別是近年來，隨著經濟的發(fā)展，基礎設施建設的不斷推進，隧道和水-T結構在我國獲得了長足的發(fā)展，中國隧道總里程數(shù)已居世界第一，大壩的數(shù)量也居世界第一，但隧道和大壩等水工結構的滲漏水問題也非常嚴重，兒乎所有的隧道和大壩都存在滲漏問題。因此，研究混凝土的防水耐久性，具有非常重要的意義。　　本文嗣繞混凝土防水耐久性的中心內容，從水在多孔介質中滲流基本理論入手，研究分析了混凝土的滲流特性；建立了滲透時間和滲透深度關系模型；研究了水在混凝．十裂縫內的滲流規(guī)律；設計了拉應力滲水裝置，研究了混凝土在拉應力條件下的滲透性；在理論研究基礎上結合南京長江隧道工程和錦屏大壩建設項目，提出了適合工程應用的防水耐久性設計指標。　　混凝十作為結構防水的主體，是本文首要的研究對象。通過對混凝十滲流曲線的分析，得出了水在混凝-十內的非線性Darcy滲流特性，存在明顯的啟動壓力梯度。由于啟動壓力梯度的存在，水在混凝土內的滲透過程和傳統(tǒng)Darcy模型下的滲透過程有很人不同，特定水壓下水在混凝十內存在由啟動壓力梯度決定的滲透平衡深度。經分析可知，同等條件下，水壓越高、滲透系數(shù)越低以及啟動壓力梯度越低，滲透達到平衡的時間越K。在滲透模型分析基礎上，提出了驗證非線性滲流的簡便方法，即：在低水壓下測量水在混凝十內的滲透深度變化規(guī)律，如在一定時間后滲透深度不發(fā)生變化則可認為滲流滿足非線性Darey模型?！　×芽p作為引起混凝土防水耐久性劣化的最主要原因之一，本文對其滲流特性進行了詳細的研究。文中采取拼接法制作裂縫，實現(xiàn)了對裂縫寬度的定量化控制。通過試驗驗證了在混凝十等寬、平直光滑裂縫及傾斜光滑裂中，在層流狀態(tài)下，滲流均滿足由納維一斯托克斯方程推得的滲流方程。在此基礎上進一步研究了混凝十中的真實裂縫的滲流規(guī)律，提出了通過引入裂縫的“迂曲度”和“粗糙度影響系數(shù)”來修正立方定理，并描述真實裂縫的滲流特性。通過試驗得出了混凝土真實裂縫的迂曲度相近(不超過1．1)，粗糙性影響系數(shù)同樣相近(不超過1．2)的結論?！　≡诨炷灵_裂過程中拉應力一直扮演著重要作用，拉力對混凝十滲透性的影響也是本文關注的主要對象。本文設計了拉應力滲水裝置，在較好地解決了應力施加及密封問題的基礎上，研究了拉應力對混凝土的滲透性影響。結果表明：在拉應力較小的時候，混凝土滲透性變化很?。涸诶瓚ο禄炷翝B透性能的劣化并不是一個緩慢的過程，而是在某一個較小應力范圍突變的過程。　　文中還結合大壩碾壓混凝土的滲流特性，對大壩的防滲結構的防水耐久性進行了分析。并通過試驗分析提出，在考慮拉應力條件下，可以在原有設計抗?jié)B等級基礎上增加2個等級：　　而采用非線性Darcy滲流模型，則可為防滲結構的厚度設計提供一定依據(jù)?！　≡谖恼伦詈?，結合本文的研究結果，為高性能混凝土防水耐久性的設計提出了一些建議。建議在實際工程中，高性能混凝土防水耐久性的設計可以基于非線性Darcy模型進行，以滲透深度不超過鋼筋保護層厚度為指標，這樣可以實現(xiàn)混凝土綜合耐久性的提高?！　?

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