鋼纖維體積率對(duì)隧洞混凝土力學(xué)性能影響分析

1、2016年第3期東北水利水電水利科研[文章編號(hào)]1o02—0624(2o16)o3一o045一o3鋼纖維體積率對(duì)隧洞混凝土力學(xué)性能影響分析宗兆博(遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧沈陽(yáng)110003)[摘要]結(jié)合遼寧省內(nèi)某榆水工程模筑鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)的研究，在試驗(yàn)室內(nèi)采用螺紋型及超細(xì)型兩種不同的鋼纖維及鋼纖維9種不同的體積率分別拌制混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)測(cè)了混凝土的抗壓、抗拉及抗折性能。分析得到了不同的鋼纖維及不同鋼纖維體積率與混凝土力學(xué)性

2、能的關(guān)系，通過(guò)對(duì)比分析得至IL了經(jīng)濟(jì)合理的鋼纖維體積率來(lái)指導(dǎo)施工。[關(guān)鍵詞】鋼纖維；體積率；力學(xué)性能；隧洞混凝土[中圖分類(lèi)號(hào)]TV135[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A鋼纖維混凝(SteelFibreReinforcedConcrete，簡(jiǎn)稱(chēng)鋼纖維混凝土)是一種新型的復(fù)合建筑材料，系將散亂的短鋼纖維均勻分布于水泥混凝土中。它的分布是不連續(xù)的和隨機(jī)的，但是有一個(gè)共同的特性規(guī)律，即可以不同程度地強(qiáng)化基體力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)，能有效地制約基體內(nèi)微裂縫的擴(kuò)展，是一種有

3、廣闊市場(chǎng)的工程材料。鋼纖維混凝土最早出現(xiàn)于20世紀(jì)初期，我國(guó)于20世紀(jì)7O年代后期開(kāi)始研制鋼纖維，先后在黑龍江大慶、浙江金華、北京、重慶、四川、上海、廣東等地的公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道、舊橋加固中進(jìn)行試驗(yàn)性的應(yīng)用，后推廣至土木工程各領(lǐng)域，取得了很大的效果。下文結(jié)合大伙房水庫(kù)輸水工程實(shí)例，做了以下試驗(yàn)研究及分析。1工程概況遼寧省內(nèi)某輸水工程系自桓仁縣的渾江桓仁水庫(kù)壩下鳳鳴電站庫(kù)區(qū)自流無(wú)壓引水，經(jīng)過(guò)8533km的輸水隧洞，至新賓縣渾河支流蘇子河的

4、穆家電站下游，流入渾河上的大伙房水庫(kù)，并經(jīng)大伙房水庫(kù)反調(diào)節(jié)后向渾河、太子河及大遼河地區(qū)的撫順、沈陽(yáng)、本溪、遼陽(yáng)、鞍山、營(yíng)口6座城市提供工業(yè)和生活用水的一項(xiàng)大型跨流域引水工程。輸水隧洞開(kāi)挖洞徑80m，成洞洞徑716m，采用TBM施工，設(shè)計(jì)調(diào)水流量為60m3／s，多年平均調(diào)水量1843億m3。TBM施工段原設(shè)計(jì)的Ⅳ、V類(lèi)圍巖，二次模筑混凝土為C25鋼筋混凝土襯砌，考慮使用承包商采用全面模板臺(tái)車(chē)進(jìn)行機(jī)械化快速襯砌，從而加快施工進(jìn)度，縮短工期，

5、摻加鋼纖維，并將混凝土的強(qiáng)度等級(jí)調(diào)整到CF30。2模筑鋼纖維混凝土配合比21原材料的選擇211鋼纖維采用遼寧鞍山昌宏鋼纖維廠生產(chǎn)的螺紋型和超細(xì)型鋼纖維，其物理特性見(jiàn)表1。表1鋼纖維特性表項(xiàng)目鋼纖維類(lèi)別螺紋型超細(xì)型212水泥水泥選擇撫順?biāo)喙煞萦邢薰旧a(chǎn)的渾河452016年第3期東北水利水電水利科研于阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)展。因此，對(duì)抗拉強(qiáng)度和主要由拉應(yīng)力控制的抗剪、抗扭強(qiáng)度等有明顯的改善作用。根據(jù)纖維增強(qiáng)機(jī)理的各

6、種理論，諸如纖維間距理論、復(fù)合材料理論和微觀斷裂力學(xué)理論以及大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，纖維的增效果主要取決于混凝土基體強(qiáng)度、鋼纖維體積率、鋼纖維強(qiáng)度、鋼纖維長(zhǎng)徑比、鋼纖維品種和外形等。通常混凝土基體強(qiáng)度高，鋼纖維體積率大，鋼纖維強(qiáng)度高，纖維長(zhǎng)徑比大，則鋼纖維混凝土的性能更好。但是鋼纖維體積率和長(zhǎng)徑比，不是愈大愈好，而是在一定范圍內(nèi)才更有效。5結(jié)論工程選擇鋼纖維體積率為050％的螺紋型鋼纖維是比較適宜的。其鋼纖維摻量較低，經(jīng)濟(jì)性較好，同時(shí)便于攪拌

7、，鋼纖維的分散性好，又能使鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度都可以達(dá)到較大值，而抗折強(qiáng)度雖然達(dá)不到較大值，但也超過(guò)40MPa，滿足工程設(shè)計(jì)要求。因而，選擇鋼纖維為050％是經(jīng)濟(jì)合理的?！緟⒖嘉墨I(xiàn)][1]宗兆博，汪魁峰，劉大為大伙房輸水工程泵送鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)[T]東北水利水電，2008，(6)：PI~P3[2]熊學(xué)忠，徐銀芳鋼纖維體積率對(duì)中強(qiáng)混凝土性能的影響試驗(yàn)[1]武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2005，(5)：P71～P74[3]王偉鋼纖

8、維混凝土配合比設(shè)計(jì)及其性能研究[I]山西交通科技2010，(5)：P41～P43【收稿日期】20151026(上接第44頁(yè))據(jù)、地名，行政區(qū)劃等矢量數(shù)據(jù)以及重要橋梁三維模型，呈現(xiàn)逼真的編制范圍的地形地貌三維場(chǎng)景。2)場(chǎng)景跳轉(zhuǎn)。系統(tǒng)快速跳轉(zhuǎn)場(chǎng)景功能，跳轉(zhuǎn)方式分自動(dòng)和手動(dòng)2種，用戶通過(guò)手動(dòng)選擇潰口名稱(chēng)，軟件根據(jù)選擇結(jié)果，讀取潰口的坐標(biāo)信息，將視窗移動(dòng)到潰口上方；另外當(dāng)用戶加載完一場(chǎng)洪水演進(jìn)圖層后，軟件根據(jù)加載的洪水演進(jìn)圖層，判斷洪水所在位置

9、，視窗自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的潰口，快速定位，免去用戶手動(dòng)操作。3)洪水演進(jìn)動(dòng)畫(huà)。系統(tǒng)內(nèi)置了多個(gè)潰口及不同洪水組合頻率下的演進(jìn)動(dòng)畫(huà)，每場(chǎng)動(dòng)畫(huà)都按一定的演進(jìn)時(shí)間呈現(xiàn)洪水演進(jìn)動(dòng)畫(huà)。演進(jìn)過(guò)程中用戶隨時(shí)暫時(shí)、停止，或者手動(dòng)拖動(dòng)進(jìn)度條滑塊，查看指定時(shí)間點(diǎn)的洪水情況。5結(jié)語(yǔ)研究在采用二維水力學(xué)模型對(duì)松花江防洪保護(hù)區(qū)潰堤洪水分析的基礎(chǔ)上，將洪水分析得到的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)要素導(dǎo)入ArcGIS軟件，從而繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。此外，基于ArcGIS組件，使用c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)二、三維洪

10、水風(fēng)險(xiǎn)圖管理系統(tǒng)，為吉林省防汛抗旱搶險(xiǎn)指揮工作提供支持服務(wù)。[參考文獻(xiàn)][1]國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制導(dǎo)則[K]北京：國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室，2010、[2]曹東，金東春洪水風(fēng)險(xiǎn)圖及其作用[I]東北水利水電1998(8)：810[3]王軍，梁忠民，施嘩基于GIS的水庫(kù)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制[I]_河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010(1)：20—25[4]陳浩，仇勁衛(wèi)，王艷艷北江大堤保護(hù)范圍洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的制作與應(yīng)用[I]水利水