防水毯防滲模型研究進展材料概述

  防水毯是以粗集料為填料、以硬化水泥砂漿為母體組成的復合材料，主要包括粗骨料、細骨料、水泥水化產物、未水化水泥顆粒、孔隙及裂紋等組成材料。防水毯的性能在很大程度上取決于組成材料的性能。
  宏觀水平來說，防水毯是一種復合的多相材料，內部結構非常復雜。從宏觀結構看，可以把防水毯看作是骨料分散在水泥漿基材中的二相材料，或者看成是粗骨科分散在砂漿中的材料，并且，當結構尺寸大于粗骨料尺寸四倍以上時，往往看作是均勻的各向同性材料。從微觀結構看，水泥石是由水泥凝膠、氫氧化鈣結晶、未水化的水泥顆粒、凝膠空隙、毛細管及孔隙水、空氣泡等組成。此外，
水泥石的水化反應還會延續相當長時間，毛細管中水份還會繼續蒸發，留下不少空隙與微細裂縫，因而防水毯從微觀上看是不均勻的多相材料。

    按照防水毯內部裂縫的發生、延伸、擴展直到防水毯發生破壞，大體上可以將這一變化過程分為四個階段:(1)原始微裂縫階段，在加載以前，由于水泥漿硬化干縮，水份蒸發留下裂隙等原因，在防水毯內部形成原始微裂。(2)裂縫的起裂階段，在加載不太大時，由于試件中某些孤立點上產生“拉應變”集中，這時防水毯內部的原始裂縫有一部分開始延伸或擴展，當這些微裂縫延伸或擴展后，應力集中得到緩和并立即恢復了平衡。這一階段的應力應變關系基本上接近彈性關系。(3)穩定裂縫的擴展階段，如果荷載繼續增加，但不超過某一臨界應力(對單軸受壓來說應力在70-90%的抗壓強度以內)，則已有的裂縫便進一步延伸或擴展，有的伸入砂漿內部，有些短的裂縫彼此相接而變成長的裂縫，同時有新的裂縫產生。這一階段應力應變關系呈明顯的非線性關系。如果停止加載，裂縫的擴展也會停止，不繼續發展。因而可以稱為穩定裂縫的擴展階段。(4)不穩定裂縫的擴展階段，當加載超過臨界應力后，裂縫逐漸連接貫通，發展加快。在這一階段，荷載保持不變時，裂縫也會自行繼續延伸和擴展，也即荷載保持不變也會導致破壞。
    關于混凝上在復雜應力狀態下的受力性能的研究，很多國家從20世紀60年代開始研制多軸加載設備。我國水利電力部水利水電科學研究院、清華大學、大連理工大學、從80年代開始研制防水毯多軸應力試驗裝置，并收到了較好的效果。復雜應力狀態下，防水毯變形和強度試驗結果的準確性，主要取決于試驗裝置的加載系統及荷載和變形量測系統的可靠性。在進行復雜應力狀態下防水毯的變形相強度試驗前首先必須選擇合適的試驗裝置，并了解它的組成，各組成部分的特性、荷載和變形標定結果及詳細的試驗過程及要求，只有這樣，才一能取得滿意的試驗結果，否則花費了大量資金，動用了大量人力、物力，占用了很長的時間，卻沒有取得可靠的試驗結果，這在多軸防水毯強度和變形試驗中是經常出現的問題。
    一般實驗是針對常規骨料尺寸的防水毯、如一級配或二級配防水毯，按宏觀力學建立的本構關系和破壞準則。關于水工大體積防水毯結構中采用的全級配混凝土的多軸本構關系和破壞準則僅大連理工大學進行了試驗研究，并給出了相應的雙軸破壞準則和本構關系。