水利工程论文-新型抗裂防渗水工混凝土基本性能及其配筋压力管研究摘要：新型抗裂防渗水工混凝土是将钢纤维乱向分散于膨胀混凝土中，形成的一种集承重与防渗为一体的新型建筑材料，本文对其立方体抗压强度、劈拉强度、抗折强度、弯曲韧性、膨胀变形性能及配筋混凝土管件在内水压力下的轴拉性能，进行了系统的试验研究和理论分析。试验结果表明：钢纤维能有效限制膨胀混凝土的膨胀变形；钢纤维的限胀、阻裂增强作用，大大提高了膨胀混凝土的抗压、抗拉、极限抗折、抗折初裂强度，提高了弯曲韧性，改善了其抗渗性能；配筋钢纤维膨胀混凝土管，是经济、合理、实用的结构形式。初步探讨了该混凝土的增强机理；给出了膨胀变形方程。关键词：钢纤维混凝土膨胀混凝土基本力学性能为解决大型储油和储水结构中的防渗问题，本文提出了一种兼具承重与防渗两项功能的新型混凝土——钢纤维膨胀混凝土，且其施工工艺与普通混凝土相同。钢纤维膨胀混凝土是以自应力硫铝酸盐水泥混凝土为基体，将钢纤维乱向分散于其中而形成的一种新型复合材料，以下简称为SFEC.其基本原理为：乱向分散于膨胀混凝土中的钢纤维，能有效地限制混凝土的膨胀变形，充分利用膨胀混凝土的膨胀变形特性及钢纤维的限胀增强和阻裂增强作用，使混凝土的抗拉强度、抗渗性及气密性得以提高和改善。此外，由于SFEC有足够的膨胀能来张拉钢筋产生化学预应力，使配筋SFEC结构构件抗裂、抗渗及耐久性得以很大的提高和改善；因此，SFEC可望在水工结构中推广应用。本文对其基本力学性能和膨胀变形性能，及其配筋轴拉试件的力学、变形性能进行了系统的试验研究和理论分析，研究成果将为这一新型复合材料的进一步深入研究和工程应用提供一定的试验数据和理论依据。1试验概况1.1材料、配比及试件养护选用湖南冷水滩特种水泥厂生产的45Kg级硫铝酸盐自应力水泥，鞍山产剪切平直型钢纤维，平均长度为32mm、等效直径0.6mm、长径比53.细骨料河砂为中砂，粗骨料碎石为石灰岩，粒径5～15mm.日常自来水，管体配筋采用冷拔低碳钢丝。水泥用量为564kg/m3，水灰比为0.45，水泥、砂、石的质量比为1∶1.20∶1.68，试件编号如表1所示。试件成型后24h脱模，脱模后放入常温水中养护17d，然后在阴凉处继续浇水覆盖草袋在空气中养护至龄期65d.表1试件ρf(%)0.01.01.52.0试件E0E1E2E31.2试验方法基本力学性能试验包括立方体抗压、劈拉、抗折强度和弯曲韧性。试件制作及试验均按照《钢纤维混凝土试验方法》(CECS13：89)[1]进行。鉴于我国尚无统一的膨胀变形测定方法[2]，膨胀收缩性能试验按文献[1]进行，试件尺寸为100mm×100mm×515mm，并分为自由膨胀试件和限制膨胀试件。自由膨胀试件在试件两端轴心处预埋测头；限制膨胀试件在试件中心加一根Φ12的钢筋(配筋率为ρs=1.13%)，且两端加焊限制钢板，与表1试件相对应的钢筋限制试件的编号为E0L、E1L、E2L和E3L，试件成型后按试验要求如期量测试件的变形。为探讨配筋SFEC构件的轴拉力学及变形特性，本文选水工工程中最具代表性的压力水管作为试验模型，对配筋SFEC管状试件内压作用下的力学、变形性能进行试验研究和理论分析。管件内直径为500mm，外直径为610mm，高为300mm.试件共成型16组，每组成型2个试件，试件参数及编号如表2所示。采用强制式搅拌机拌合混凝土，之后将拌合物装入钢模，振捣成型。本试验采用橡胶水袋内压试验方法，通过自行设计、加工的环状试件内压加载设备，使试件沿轴向处于自由状态，保证试件只受环向拉力作用。试验装置及具体试验方法详见文献[3]。表2试件参数及编号序号试件类型编号ρf(%)ρs(%)序号试件类型编号ρf(%)ρs(%)1PE111.00.5310膨胀混凝土管PE000.00.02PE211.50.5311钢纤维PE101.00.03PE312.00.5312膨胀混PE201.50.04配筋PE121.00.9913凝土管PE302.00.05SPEC管PE221.50.9914钢筋膨胀PE010.00.536PE322.00.9915混凝土管PE020.00.997PE131.01.2216(自应力混凝土管)PE030.01.228PE231.51.229PE332.01.222力学性能试验结果及分析2.1强度试验结果试验测得的强度值如表3所示。试验结果表明，钢纤维体积率是其抗压性能的重要影响因素，随钢纤维体积率的增加，抗压强度增长很快。同时...