新型环氧树脂混凝土城市地下排污管受力性能研究

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随着城市建设的不断发展,现有的城市地下排污管在强度及耐久性上已无法满足需要,因此亟需一种能够解决现有问题,适用于现阶段工程要求的新型排污管。新型环氧树脂混凝土作为一种新型的聚合物混凝土,具有强度高、成型快、抗渗性好等特点,将新型环氧树脂混凝土应用于城市地下排污系统结构构件中可解决目前出现的诸多问题。然而,目前尚无将新型环氧树脂混凝土应用于城市地下排污系统结构构件的先例,因此,本文针对上述情况开展了以下研究工作:(1)对新型环氧树脂混凝土的基本材料性能进行了测定,研究了拌制工艺与养护时间对混凝土力学性能的影响。通过对比试验数据,得出结论:采用水浴加热搅拌法制成的新型环氧树脂混凝土强度与传统拌制方法所制成的新型环氧树脂混凝土力学性能无明显差异;且优化拌制工艺后的新型环氧树脂混凝土与传统拌制方法所制作的新型环氧树脂混凝土均在养护7天后即可达到最大强度。(2)依据普通混凝土排污管结构设计规范及配筋图册确定了新型环氧树脂混凝土排污管的尺寸及截面配筋方案,并利用ABAQUS软件进行了有限元模拟。根据新型环氧树脂混凝土的材料性能对排污管尺寸及截面配筋进行优化,分析了环筋间距、纵筋根数、内水压力等因素对新型环氧树脂混凝土排污管受力性能的影响。通过对比分析不同规格的排污管地下工作环境下管体表面应力及应变云图,得出结论:环筋间距对排污管的承载力影响呈现非线性变化,即存在最优环筋间距;纵筋根数对排污管的承载力无明显影响;内水压力的存在有利于提升排污管的力学性能。(3)依据数值模拟结果,选取最优方案进行足尺试验,并设计新型环氧树脂混凝土排污管专用浇筑模具,浇筑新型环氧树脂混凝土排污管3根,并依据规范中所给出的检验方法对排污管进行了外压荷载试验。将裂缝荷载与破坏荷载与规范中给出的数值进行比对,验证有限元模型建立的准确性以及尺寸、截面配筋优化方案的可行性。研究结果为新型环氧树脂混凝土应用于城市地下排污系统奠定了基础,尤其是为今后新型环氧树脂混凝土排污管的结构设计提供了参考。
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