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随着经济发展,基础设施建设不断深入,湖底江底隧道以及地下工程取得了巨大的进步。中国隧道总里程已居世界第一。但是,渗漏问题却始终难以得到圆满的解决,几乎所有的隧道都存在一定程度的渗漏问题。为了解决渗漏问题,需要提高水泥基复合材料结构自防水能力,还需要对水泥基复合材料进行防水处理,水泥基材与防水材料共同起到防渗抗漏的作用。
首先,本文对水泥基复合材料的自防水性能进行了研究,对水灰比0.4和水灰比0.5的砂浆试件在1.OMPa水压力下进行抗渗试验,水流无法通过水灰比0.4的试件,而可以通过水灰比0.5的试件。应用达西定律计算了其渗透系数,得到水灰比0.5试件的渗透系数为1.10×1O-18m2。结果表明,水泥基复合材料具有良好的抗渗性能。但是在实际工程中,水泥基复合材料却往往起不到与实验室中一样良好的抗渗作用,这是因为,开裂是水泥基复合材料难以避免的,水泥基复合材料往往是在带裂缝条件下工作,裂缝对渗透性的影响非常重要。
本文对带裂缝的砂浆试件进行了抗渗试验研究。结果表明,裂缝是水流传输的主要通道,裂缝的状态是影响渗透系数的主要因素,而试件的水灰比是次要因素。渗透系数随裂缝数量的增加而增加,呈线性关系。渗透系数随裂缝宽度的增加而增加,呈指数关系。渗透系数随裂缝深度的增加而增加,呈函数关系1/K=α/K1+1-α/K2。
本文还研究了防水卷材,防水涂料,水泥基渗透结晶材料对裂缝处理的防水效果。利用自粘式防水卷材对裂缝进行迎水面和背水面的防水处理,取得了很好的处理效果,裂缝基本被堵住,水流不能通过裂缝传输。在经过4周的浸泡后,用自粘式防水卷材背水面处理裂缝的试件出现防水失效。这不是卷材本身的防水失效,而是粘结层的粘结力下降造成的防水失效。改用环氧树脂作为粘结剂粘贴,经过4周浸泡后,依然有很好的防水效果。可见,粘结层是防水卷材起到防水作用的重要因素;利用聚氨酯防水涂料对裂缝进行迎水面和背水面的防水处理,经过4周浸泡后,依然效果很好,并未出现防水失效;利用水泥基渗透结晶对裂缝进行迎水面和背水面的防水处理,未经养护时,防水效果很差。进行一定时间的养护后,防水能力明显提高。这是因为,水泥基渗透结晶是依靠其活性物质与水泥基材料中的化学成分作用,产生不溶物质填补裂缝,提高密实度来达到抗渗效果。
最后,试验研究了防水卷材、防水涂料、水泥基渗透结晶对裂缝处理的防水耐久性。将处理后的试件,进行冻融循环、干湿循环。对防水卷材来说,粘结层是防水的薄弱环节,在冻融循环和干湿循环下,粘结层容易出现失效而造成整个防水失效。而水泥基渗透结晶表现出永久防水的特点,并未在冻融循环和干湿循环下出现防水失效,其渗透系数始终保持在一个较低的水平,体现山优越的防水耐久性。聚氨酯防水涂料在冻融循环和干湿循环下体现出缓慢失效的过程,冻融循环对其的破坏作用更加明显。