[发明专利]一种盾构隧道管片混凝土收缩预测模型的构建方法

说明书

本发明涉及一种盾构隧道管片混凝土收缩预测模型的构建方法，通过试验测量混凝土的实际收缩值对不考虑坍落度修正系数的ACI(1978)模型引入修正系数η1综合考虑粉煤灰、矿渣粉、减缩剂掺量对混凝土收缩终值的影响，通过试验测量混凝土的实际收缩值对CEB‑FIP(1990)模型的平方根双曲线型时程函数引入修正系数η2综合考虑粉煤灰、矿渣粉、减缩剂掺量对混凝土收缩发展过程的影响，将两者结合得到掺有粉煤灰、矿渣粉及减缩剂的高性能混凝土的收缩预测模型。采用该模型能够更好地拟合掺矿物掺合料和减缩剂的低水胶比高强混凝土的收缩，对盾构隧道管片混凝土的收缩过程进行准确预测，为盾构管片装配精度及结构使用的耐久性提供了解决方案。

技术领域

本发明涉及隧道工程领域的技术，具体涉及一种盾构隧道管片混凝土的收缩预测模型，以恒温恒湿条件下的收缩函数表达式为基础，对实测收缩试验数据进行拟合并对拟合参数赋予实际物理意义，同时考虑环境湿度变化等影响，可以应用于实际高性能混凝土结构工程的收缩预测模型。

背景技术

随着隧道工程需求增多，其施工技术获得了长足的发展。目前，大多数城市的隧道施工建设采用盾构法。盾构法是采用钢制盾构组件在地下对土体进行开挖，并安装混凝土管片形成隧道结构的一种施工技术。随着工程实践的爆发式增长和技术的进步，盾构法隧道建设在施工技术、盾构装备以及盾构尺寸等方面发展迅猛；其中盾构尺寸主要体现在盾构机直径增大和盾构管片尺寸增大，并以此为依托出现了越来越多的超大直径盾构隧道。随着超大直径盾构法的发展，施工中对管片精度也提出了更高的要求，目前管片成品宽度精度已经从以前的±1.0mm提高到±0.5mm，且增加了侧面每延米平整度不大于0.2mm，整面平整度不大于0.5mm的要求。在如此的高精度要求下，混凝土收缩造成的尺寸变化已经成为影响管片尺寸精度的重要因素。

除了造成管片精度的误差，由于管片直径和体积较大、厚度较厚且是弧面形状,混凝土盾构隧道管片因收缩作用产生表面收缩裂纹。一旦混凝土管片表面出现裂缝，其渗透性将大大增加，进而加剧混凝土的破坏和内部钢筋的锈蚀；而上述破坏情况又将导致裂缝的进一步扩展和更加恶劣的渗透情况，影响结构的耐久性和服役寿命。

针对以上问题，可建立相关的混凝土收缩模型对其收缩情况进行预测。目前国内外已有的收缩预测模型均是针对于普通混凝土建立的，例如ACI(1978)模型([1]A.M.Neville,W.H.Dilger,J.J.Brooks.Creep of plain and structuralConcrete.London and New York:Construction Press,1983.[2]ACI Committee 209,Prediction of Creep,Shrinkage,and Temperature Effects in Concrete Structures(ACI 209R-92),Farmington His,Mich.1992.)、CEB-FIP(1990)模型([3]周履,陈永春.收缩徐变[M].北京:中国铁道出版社,1994.)、Bazant B3模型([4]Zdeněk P.Bazant,SandeepBaweja.Justification and refinements of model B3 for concrete creep andshrinkage 2.Updating and theoretical basis[J].Materials and Structures,1995,28(8).)、GL2000模型([5]N.J.Gardner,M.J.Lockman.Design Provisions for DryingShrinkage and Creep of Normal-Strength Concrete[J].Materials Journal,2001,98(2).)、王铁梦收缩模型([6]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].第2版.北京:中国建筑工出业版社,2017:27-32.)等，但是随着近些年粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉等矿物掺合料的大量掺入，以及减缩剂、膨胀剂等外加剂的使用，很多已有的预测模型不能很好地反应混凝土配合比中这些成分的影响，导致收缩终值偏差较大。

发明内容