聚丙烯纤维混凝土性能研究及其在隧道工程中的应用

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1、西南交通大学研究生硕士学位论文聚丙烯纤维混凝土性能研究及其在隧道工程中的应用年级二〇〇二级姓名李华明申请学位级别工学硕士专业桥梁与隧道工程指导教师潘绍伟副教授二〇〇五年三月ClassifiedIndex:TU528.41U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONTHEPROPERTIESOFPOLYPROPYLENEFIBERCONCRETEANDITSAPPLICATIONINTUNNELENGINEERINGGrade:2002Author:liHuam

2、ingAcademicDegreeAppliedfor:EngineeringMasterSpecialty:Bridge&TunnelEngineeringSupervisor:AssociateProf.PanShaoweiMar2005西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要近年来，混凝土的裂缝问题在工程实践中越来越突出，尤其是在隧道工程中更是如此，对结构的安全性、耐久性提出了考验。隧道混凝土衬砌开裂是发生几率较多的隧道病害之一，如何从根本上解决该问题是广大隧道工程技术人员非常关心的项目。采用聚丙烯纤维混凝土作为隧道混凝土衬

3、砌来解决混凝土开裂的问题是近年来广泛研究和应用的一种新的途径。其原理主要在于，混凝土中水泥作为胶凝材料来握裹纤维，这些纤维起到微细配筋作用，消耗混凝土变形开裂能量、提高韧性、撑托骨料和减少混凝土离析泌水，从而控制水泥基体内部微细裂缝的生成和扩展，提高混凝土的抗裂性能。本文介绍了纤维混凝土增强机理的两种理论，即复合材料理论和纤维间距理论，推导出了复合材料的抗拉初裂强度公式和极限强度公式。同时，通过对纤维混凝土和普通混凝土在工作性能、抗压、抗拉、弹性模量、干缩、抗裂、耐久性、韧性及抗高温性能等方面的对比试验研究，对纤维混凝土的性能进行

4、了综合分析，得出了纤维混凝土在物理力学性能上的优势。另外，本文还结合实际工程项目，进行了现场喷射纤维混凝土试验，也证明了纤维混凝土能有效提高喷射混凝土的强度稳定性，降低回弹率，明显改善施工条件，提高工程质量，延长结构使用寿命。关键词：聚丙烯纤维混凝土；力学性能；弯曲韧性；混凝土抗裂；隧道工程西南交通大学硕士研究生学位论文第II页ABSTRACTInrecentyears,thecrackproblemoftheconcreteismoreandmoreoutstandinginengineeringpracticeandalsos

5、uchinthetunnelengineeringparticularly,itputsforwardthetesttothesafetyanddurabilityofthestructure.Thetunnelconcreteliningcrackingisoneofseveraltunneldiseasestotakeplacewithmorerate,howtoresolvethatproblembytherootisthespecialregardfulitemforthelargenumberoftechnicalper

6、sonnelofthetunnelengineering.Thatadoptingthepolypropylenefiberconcretetobethetunnelconcreteliningandresolvingtheproblemoftheconcreteappearingcrackisakindofnewextensivelystudiesandapplicationspathinrecentyears.Itsprinciplemainlyliesin:thecementintheconcreteisthegelatin

7、izationmaterialtobonetothefibers,Thesefibersaresimilartoverysmalldistributedreinforcingsteelbarinfunction,consumingtheenergyoftheconcretecracking,raisingtheconcretetoughness,bracketingaggregatesandreducingtheconcretesegregationandbleeding,thustheycontrolthegenerationa

8、ndexpansionoftheinternalmicroscopicchecksofthecement,andraisetheconcretecrackresitance.Thisthesisintroducestwokindsofthefibe