塑性混凝土配合比試驗(yàn)研究及應(yīng)用

塑性混凝土配合比試驗(yàn)研究及應(yīng)用作者:程瑤，張美霞單位:國(guó)地質(zhì)大學(xué)土木工程系[2006-7-7]

關(guān)鍵字:塑性混凝土-防滲墻-配合比摘要:塑性混凝土作為一種新型的防滲墻墻體材料，在長(zhǎng)江堤防防滲墻工程中得到了普遍的應(yīng)用。為滿足工程要求的強(qiáng)度、彈性模量、滲透系數(shù)等指標(biāo)，對(duì)塑性混凝土進(jìn)行了配合比試驗(yàn)，選出了符合工程要求的施工配合比。檢測(cè)結(jié)果表明長(zhǎng)江堤防防滲工程中塑性混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。塑性混凝土具有初始彈性模量低，極限變形大，滲透系數(shù)低的特點(diǎn)，能適應(yīng)較大的變形，有利于改善防滲墻體的應(yīng)力狀態(tài)。1工程地質(zhì)條件

武漢長(zhǎng)江干堤加固工程攔江堤防滲墻起止樁號(hào)為8+300～10+500，全長(zhǎng)2.2km。堤身填筑土一般為歷年分期填筑，就近取土加高培厚而成，主要為粉質(zhì)粘土、砂壤土、壤土，部分堤段含有粉細(xì)砂、中細(xì)砂、碎石片、植物根莖等。填筑時(shí)壓實(shí)程度不均勻，防滲性能差，極大地威脅著大堤的安全，必須采取防滲加固措施[1]。該段防滲加固的主體工程為塑性混凝土防滲墻。

2塑性混凝土的特點(diǎn)

塑性混凝土是一種水泥用量很少并加入了膨潤(rùn)土(有時(shí)摻加粘土、粉煤灰)的混凝土，其水泥膠結(jié)物的粘結(jié)力低，從而使其強(qiáng)度大大降低，塑性變大。塑性混凝土防滲墻具有彈性模量低、極限應(yīng)變大的優(yōu)良特性，大大提高了防滲墻的安全性[2]。塑性混凝土的優(yōu)良l生能主要取決于它的以下特性：

(1)塑性混凝土具有極低的變形模量，而且可以人為控制其配合比，使其變形模量在較大范圍內(nèi)變化。

(2)塑性混凝土具有與土層形態(tài)非常相似的應(yīng)力應(yīng)變曲線，可以人為地選擇與周圍土層應(yīng)力應(yīng)變曲線相吻合的塑性混凝土配合比。

(3)塑性混凝土的極限應(yīng)變值比普通混凝土大得多，普通混凝土的受壓極限應(yīng)變值為e=0.08%～0.3%，而塑性混凝土在無(wú)側(cè)限條件下的極限應(yīng)變超過(guò)1%，比普通混凝土大幾倍甚至幾十倍。

(4)在三向受力條件下塑性混凝土的強(qiáng)度有很大的提高，而且?guī)缀跖c圍壓呈直線增大。這就意味著隨著圍壓的增加，塑性混凝土的強(qiáng)度增加了，防滲墻的安全度得以提高。

3塑性混凝土的技術(shù)指標(biāo)

抗壓強(qiáng)度R28=2MPa；初始切線模量E0=300～600MPa(最大允許值E0=1000MPa)；滲透系數(shù)K<1×10-7cm／s；澆筑時(shí)混凝土坍落度要求在18～24cm

4施工配合比試驗(yàn)研究

4．1主要原材料

(1)水泥：水泥為湖北黃岡水泥總廠生產(chǎn)的425號(hào)普通硅酸鹽水泥，其主要力學(xué)指標(biāo)符合GB171999標(biāo)準(zhǔn)。

(2)膨潤(rùn)土：試驗(yàn)使用湖南澧縣湘北膨潤(rùn)土廠生產(chǎn)的膨潤(rùn)土。主要物理力學(xué)性能見表1。

(3)骨料：細(xì)骨料為湖北浠水縣河砂，為Ⅱ區(qū)中砂。粗骨料為湖北浠水縣碎石。骨料物理性能及篩分結(jié)果見表2、表3。

(4)外加劑：試驗(yàn)所用外加劑為吉林開山屯生產(chǎn)的木鈣。

4．2試驗(yàn)配合比及結(jié)果

試驗(yàn)主要依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行[3]。混凝土采用機(jī)械拌和，人工捶搗成型，靜置48h后拆模，并移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)齡期，進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，試驗(yàn)配合比見表4，新拌及硬化混凝土性能見表5。

由以上結(jié)果可看出：在其它條件相同時(shí)，隨水泥用量增加，塑性混凝土的強(qiáng)度增大，彈性模量提高。塑性混凝土的這種性質(zhì)，對(duì)于提高墻體強(qiáng)度，改善墻體應(yīng)力和工作特性是十分有利的。同時(shí)，塑性混凝土具有較低的滲透系數(shù)，其值一般在10-7cm／s，能滿足各種規(guī)模防滲墻的要求。

4．3確定最優(yōu)的施工配合比

塑性混凝土的配制強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度、強(qiáng)度保證率及離差系數(shù)等指標(biāo)，依據(jù)SDJ207—82《水工混凝土施工規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定確定[4]?！端姽こ袒炷练罎B墻施工技術(shù)規(guī)范》中指出：一般認(rèn)為泥漿下澆注的混凝土強(qiáng)度只有陸上澆注混凝土強(qiáng)度的70%左右。綜合考慮以往塑性混凝土的使用情況，塑性混凝土的配制強(qiáng)度可由式(1)計(jì)算得

式中：R配為塑性混凝土的配制強(qiáng)度(MPa)；R28為塑性混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度(MPa)；t為混凝土強(qiáng)度保證率為95%時(shí)的概率度。取t=1.645；Cvo為混凝土抗壓強(qiáng)度離差系數(shù)。

本次設(shè)計(jì)中，R28=2MPa，Cvo=0.15，代人式(1)計(jì)算得R配=3.2MPa。因此，試驗(yàn)確定的最優(yōu)施工配合比編號(hào)為WH02。

5應(yīng)用情況分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工取樣，進(jìn)行了塑性混凝土坍落度、凝結(jié)時(shí)間、滲透系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量等指標(biāo)的試驗(yàn)。

5．1坍落度、擴(kuò)散度

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，塑性混凝土坍落度一般在18～20cm之間，擴(kuò)散度一般在38～40cm之間，全部滿足設(shè)計(jì)要求。

5．2凝結(jié)時(shí)間

本次檢測(cè)試樣分別來(lái)自4—1—43，4—2～26，4—3—37Z個(gè)單元，其初凝時(shí)間分別為7.45，6.00，6.30h，終凝時(shí)間分別為≤22h，≤21h，≤21h，均符合設(shè)計(jì)要求。

5．3滲透系數(shù)

檢測(cè)試樣分別來(lái)自4—2—2，4—2—12，4—1—31三個(gè)單元，其滲透系數(shù)分別為1．96×10-7，2.01×10-7，2.01×10-7cm

5．4抗壓強(qiáng)度

塑性混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果見表6。

5．5彈性模量

檢測(cè)試樣分別來(lái)自4—2—26，4—2—12，4—1—31三個(gè)單元，其彈性模量分別為347，534，376MPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。

綜上所述，塑性混凝土應(yīng)用于長(zhǎng)江干堤防滲加固工程后，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明，塑性混凝土是一種理想的防滲材料，宜作為江堤加固工程及其它水利水電工程中的防滲墻墻體材料。

6結(jié)語(yǔ)

(1)長(zhǎng)江干堤堤身填料主要為粉質(zhì)粘土、砂壤土、壤土，土料質(zhì)量較差，這就要求防滲體具有較強(qiáng)的適應(yīng)變形能力。塑性混凝土的主要特點(diǎn)是彈性模量低，極限變形大，能適應(yīng)較大的變形，因此可作為堤身防滲體的首選材料。它有利于改善防滲墻體內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，大大提高了防滲墻的安全性，且節(jié)省了水泥，明顯降低了工程造價(jià)。

注：12組試樣全部滿足要求(R28=2MPa)

(2)塑性混凝土具有很低的滲透系數(shù)，其值一般在101cm／s以下，能滿足各種規(guī)模防滲墻的要求。

(3)塑性混凝土在長(zhǎng)江干堤防滲加固工程中的成功應(yīng)用表明，塑性混凝土是一種較好的防滲材料，可在水利水電工程中推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬建華．適用于長(zhǎng)江中下游干流堤防堤基垂直防滲的新技術(shù)[J]．水利水電技術(shù)，2001，32(3)：58—60．

[2]叢藹森．地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2001．

[3]SD105-82，水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S]．

[4]SDJ207-82，水工混凝土施工規(guī)范[S]．塑性混凝土在二期圍堰中的應(yīng)用

史德亮

陳如華

劉思君摘

要三峽工程二期圍堰防滲墻采用塑性混凝土作為防滲材料。工程實(shí)踐表明，從施工配合比設(shè)計(jì)到防滲墻施工實(shí)施嚴(yán)格控制，塑性混凝土達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞塑性混凝土防滲墻施工配合比1

前言三峽工程二期上下游橫向土石圍堰主要由風(fēng)化砂，石碴混合料，塊石料，過(guò)渡料等開采棄料組成，上下游圍堰高度分別為82.5m和65.5m，填筑總方量589.6萬(wàn)m2，堰體填料80％為水下拋填施工，堰體有2～16m的淤砂層，施工難度在國(guó)內(nèi)外已建水電工程中實(shí)屬罕見。針對(duì)二期圍堰施工及運(yùn)行特點(diǎn)，圍堰堰體中部及基礎(chǔ)部位設(shè)置塑性混凝土垂直防滲心墻。塑性混凝土是最近十余年發(fā)展起來(lái)的一種新型防滲材料，其主要優(yōu)勢(shì)在于適應(yīng)變形能力強(qiáng)，可就地取材，克服了常規(guī)(剛性)混凝土的許多缺陷，在國(guó)內(nèi)水電工程中不乏成功應(yīng)用的實(shí)例。由于各地原材料性質(zhì)差異和工程技術(shù)要求有別，塑性混凝土的施工工藝也不盡相同。本文著重介紹以三峽工地開采的花崗巖天然骨料和風(fēng)化砂為基本原材料組成的塑性混凝土的基本特征，以及在三峽工程二期圍堰中的應(yīng)用實(shí)況。2

二期圍堰防滲墻結(jié)構(gòu)及應(yīng)用實(shí)況2.1防滲墻結(jié)構(gòu)三峽工程二期圍堰堰體及基礎(chǔ)防滲墻由混凝土防滲心墻上接土工合成材料、下接帳幕灌漿組成復(fù)合心墻結(jié)構(gòu)。其中，上游圍堰深槽段為雙排塑性混凝土防滲墻加隔墻方案，防滲墻中心距離6.0m、墻厚1.0m；下游圍堰為低單墻結(jié)構(gòu)，墻厚1.0m，深槽段墻厚為1.1m。2.2塑性混凝土與普通混凝土的區(qū)別工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)普通混凝土防滲墻存在不少缺陷：

(1)彈性模量高(10000MPa)，允許變形小，應(yīng)力集中于墻體，易產(chǎn)生裂縫；

(2)墻體與周圍土體沉陷差別大，與基礎(chǔ)部位相連接困難；

(3)原材料耗費(fèi)大，工程造價(jià)高；

(4)圍堰施工程序復(fù)雜，特別是在拆除階段需采用爆破技術(shù)，對(duì)主體建筑有影響；

相比而言，塑性混凝土足以彌補(bǔ)上述缺陷，具有“高強(qiáng)低彈”的特點(diǎn)，防滲效果好。2.3塑性混凝土技術(shù)指標(biāo)鑒于二期圍堰墻體最大高度74m，為保證強(qiáng)度和變形要求，設(shè)計(jì)提出防滲墻墻體材料性能指標(biāo)必須滿足：

(1)抗壓強(qiáng)度戶＝4.0～5.0MPa(墻高度＞30m時(shí)，R28以5.0MPa控制)；

(2)抗折強(qiáng)度T28＞1.5MPa；

(3)初始切線模量E0＝500～700MPa(大值允許E0＝l500MPa)；

(4)滲透系數(shù)K20＜l×10-7cm/s；

(5)允許滲透比降J>80;

(6)澆筑時(shí)材料塌落度要求：初始20～24cm，1.5h后＞15cm3

原材料基本性質(zhì)塑性混凝土按原材料性質(zhì)具體分為風(fēng)化砂骨料塑性混凝土(簡(jiǎn)稱柔性材料)和天然骨料塑性混凝土(簡(jiǎn)稱塑性混凝土)。其不同之處在于柔性材料中不含天然中、小石，僅用天然風(fēng)化砂作骨料，并省去了粉煤灰組份。

大體而言，塑性混凝土主要原材料組份如下：

水泥：為葛洲壩荊門水泥廠生產(chǎn)425#礦渣硅酸鹽水泥(礦渣摻量45％)，品種滿足國(guó)標(biāo)GB20089規(guī)范要求；

粉煤灰：符合部頒級(jí)灰標(biāo)準(zhǔn)；

膨潤(rùn)土：湖南澧縣地質(zhì)福利材料廠生產(chǎn)的二級(jí)膨潤(rùn)土；

河沙：河砂細(xì)度模數(shù)F.M＝2.4～2.8，配合比按規(guī)定進(jìn)行調(diào)整；

風(fēng)化砂：p5含量一般控制在16％～22％，最大允許35％。含泥量3％～10％；

小石：為5～20mm天然骨料，含泥量＜0.4％；

外加劑：木鈣和引氣劑DH9，配制成水溶液使用；

水：符合拌制混凝土要求。4

施工配合比研究4.1施工配臺(tái)比設(shè)計(jì)材料的整體性能取決于原材料之間的相關(guān)關(guān)系，設(shè)計(jì)施工配合比則是根據(jù)要求，探尋其最佳組合比例。

研究表明，塑性混凝土施工配合比的主要影響因素有以下幾點(diǎn)：

①砂率可明顯降低塑性混凝土的初始切線模量，降低模強(qiáng)比，增加極限應(yīng)變量。

②膨潤(rùn)土摻量減少，初始切線模量和模強(qiáng)比均有明顯增加，而極限應(yīng)變量則隨膨潤(rùn)土摻量減少而減少。

③塑性混凝土的變形性能隨水泥中礦渣摻量的增加而有較大的改善。防滲墻塑性混凝土施工基本配合比見表1，適用于墻高超過(guò)40m的圍堰深槽段防滲墻。防滲墻柔性材料施工基本配合比見表2，適用于墻高低于40m的漫灘段圍堰防滲墻。表l

塑性混凝土防滲墻施工基本配合比表kg/m3材料水泥粉煤灰膨潤(rùn)土砂5～20mm

小石MgDH9水摻量180801001341720.90.027282表2

柔性材料防滲墻施工基本配合比表

摻量/m3材料水泥

kg膨潤(rùn)土

kg風(fēng)

化

砂木鈣

/0.1％水

kg含泥量

％P5

％摻量

ka摻量2607062213705370注：木鈣為水泥用量的0.5％。4.2生產(chǎn)性試驗(yàn)二期圍堰防滲墻施工質(zhì)量受風(fēng)化砂P5含量、骨料性狀及河砂細(xì)度模數(shù)影響較大?？紤]到不同料場(chǎng)風(fēng)化砂級(jí)配有差別，針對(duì)原材料檢測(cè)成果，實(shí)際施工配合比對(duì)表1、表2作適當(dāng)調(diào)整，隨之在上游圍堰右岸接頭和下游圍堰右岸接頭段進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)施工，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算對(duì)塑性混凝土防滲墻應(yīng)力與強(qiáng)度參數(shù)予以復(fù)核，經(jīng)過(guò)綜合比較分析后正式應(yīng)用于圍堰工程澆筑施工。

5

墻體澆筑質(zhì)量監(jiān)控與檢測(cè)

為了保證二期圍堰防滲心墻塑性混凝土的質(zhì)量，施工質(zhì)量控制至關(guān)重要。監(jiān)理和檢測(cè)單位在施工過(guò)程中層層把關(guān)，從原材料檢測(cè)入手乃至塑性混凝土澆筑機(jī)口、以及防滲心墻鉆孔取樣，實(shí)施全過(guò)程跟蹤監(jiān)測(cè)。

5.1原材料檢測(cè)原材料主要包括水泥、膨潤(rùn)土和骨料。(1)水泥性能指標(biāo)：所用荊門425#礦渣水泥。因出廠批次不同，強(qiáng)度標(biāo)號(hào)有一定差別。共檢測(cè)44組，R28＝47.4～51.8MPa，出廠水泥標(biāo)號(hào)波動(dòng)較大，提出控制水泥標(biāo)號(hào)R28＝46～48MPa方可使用。

(2)膨潤(rùn)土性能指標(biāo)：進(jìn)行礦化檢測(cè)和理化檢測(cè)多組。主要礦物組成為：蒙脫石80.4％、石英15.4％、方解石4.2％。主要化學(xué)成份：Si02＝58.4％，AL2O3＝17.22％，F(xiàn)e2O3＝7.13％，GaO＝1.86％，MgO＝1.15％。主要理化指標(biāo)為：塑性指數(shù)38～61，小于0.005mm粒徑含量為28％～57％。檢測(cè)結(jié)果表明，礦化數(shù)據(jù)尚好，理化指標(biāo)波動(dòng)大，在施工配合比中考慮調(diào)整。

(3)骨料：施工過(guò)程中，抽查骨料性能指標(biāo)。主要是跟蹤監(jiān)督檢查風(fēng)化砂卑值、含泥量、河砂的細(xì)度模數(shù)，并據(jù)此調(diào)整施工配合比。細(xì)骨料在前期為天然砂，由于細(xì)度模數(shù)偏小，摻入較粗的黃砂以改善級(jí)配和細(xì)度模數(shù)。后經(jīng)試驗(yàn)論證，天然河砂改用古樹嶺人工砂石料系統(tǒng)沖洗下來(lái)的棄料。風(fēng)化砂檢測(cè)125組，平均含砂量9％，P5平均值20.3％，29組細(xì)度模數(shù)檢測(cè)值變化為1.97～3.7。

5.2機(jī)口取樣檢測(cè)拌和物機(jī)口取樣，除施工單位自檢，監(jiān)理單位也進(jìn)行了抽查。二期圍堰上游墻共取樣997組，檢測(cè)結(jié)果總體情況見表3。表3期圍堰防塑性混凝土機(jī)口取樣實(shí)驗(yàn)總體成果表檢測(cè)項(xiàng)目組數(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)實(shí)

測(cè)

值合格數(shù)合格率最大值最小值平均值抗壓強(qiáng)度/MPa483R28≥4～595.195.1946095.2抗折強(qiáng)度/MPa391T28＞1.53.931.272.0838799.0初始切線模量/MPa107Eq=500～700

(最大值＜150079992.5滲透系數(shù)/cm.s-116K20＜10-71.3×10-78.8×10-88.8×10-816100滲透比降16J＞80試驗(yàn)未破而告終161005.3檢查孔芯樣檢測(cè)防滲墻布置墻體檢查孔12個(gè)，鉆孔取芯檢測(cè)129組，檢測(cè)結(jié)果見表4：表4

圍堰防滲墻鉆孔芯樣質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果(凝期50—250天)檢測(cè)項(xiàng)目抗壓強(qiáng)度R

/MPa抗折強(qiáng)度T

/MPa初始切線模量EO

/MPa抽樣數(shù)量921225最大值132.652328最小值4.51.68509平均值72.31400合格數(shù)8612合格率93.5100綜上所述，防滲墻施工從原材料、現(xiàn)場(chǎng)槽口取樣，鉆孔芯樣試驗(yàn)和注水檢查結(jié)果看，各項(xiàng)施工質(zhì)量指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。6

二期圍堰防滲墻運(yùn)行效果1998年主汛期正值施工高潮，長(zhǎng)江遭遇洪峰，三峽壩區(qū)連續(xù)8次流量大于50000m3/s的洪峰，且兩次超過(guò)61000m3/s。圍堰上游水位達(dá)7

結(jié)語(yǔ)(1)三峽工程二期圍堰是二期工程的安全屏障，防滲墻的質(zhì)量則是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建成伊始，歷經(jīng)1998年汛期8次洪峰的考驗(yàn)。各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果表明，防滲墻從施工配合比設(shè)計(jì)到澆筑施工，質(zhì)量得到有效控制，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

(2)塑性混凝土作為一種新型材料與傳統(tǒng)的剛性混凝土相比，適應(yīng)變形大，就地取材，施工便利，具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。但在材料耐久性，均勻性等方面尚缺乏長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)資料，宜深入研究，便于推廣應(yīng)用。[作者簡(jiǎn)介]史德亮

長(zhǎng)江科學(xué)院三峽前方工作部副主任工程師

陳如華

長(zhǎng)江科學(xué)院前方工作部工程師

劉思君

長(zhǎng)江科學(xué)院前方工作部高級(jí)工程師

宜昌市三峽壩區(qū)443133

(編輯：胡少華)網(wǎng)頁(yè)制作：CWSnet岳城水庫(kù)大副壩防滲墻塑性混凝土配比研究（李順行宋雙蕾）時(shí)間：2001年8月1日

08:36來(lái)源：《海河水利》2001-3放大縮小打印

1概述在我國(guó)混凝土的研究中，塑性混凝土作為一個(gè)新興的防滲墻體材料還是一個(gè)新課題。塑性混凝土具有彈性模量低、極限應(yīng)變大、能適應(yīng)較大變形、有利于改善防滲墻體的應(yīng)力狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有一定的抗壓強(qiáng)度，防滲性能好，節(jié)約水泥，造價(jià)低廉，施工方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種很好的防滲墻體材料。因此很好地對(duì)塑性混凝土性能和配比進(jìn)行研究是很有意義的。2塑性混凝土技術(shù)要求岳城水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程大副壩防滲墻的墻體材料采用塑性混凝土，設(shè)計(jì)單位對(duì)塑性混凝土提出了如下技術(shù)要求：①墻體混凝土抗壓強(qiáng)度＞５．５ＭＰａ，抗拉強(qiáng)度≥０．７ＭＰａ；彈性模量１０００ＭＰａ≤ｅ≤１５００ＭＰａ（三軸試驗(yàn)，σ３＝０）；②滲透系數(shù)ｋ＜１×１０－８ｃｍ／ｓ；③抗剪強(qiáng)度φ＞３０°，ｃ＞０．９ＭＰａ；④單位體積混凝土水泥用量不少于１８０ｋｇ／ｍ３。為了保證塑性混凝土的施工質(zhì)量，設(shè)計(jì)要求塑性混凝土的強(qiáng)度保證率應(yīng)達(dá)到９０％。3原材料性能指標(biāo)1水泥：水泥選用邯鄲水泥廠生產(chǎn)的太行牌普通硅酸鹽５２５＃水泥，其物理性能見表１，化學(xué)成份見表２。從表中可以看出，其物理性能和化學(xué)成份均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ１７５－９２的技術(shù)要求，并且有較多的富余強(qiáng)度。（2）砂石骨料：粗骨料選用邯鄲岳城大禹石料場(chǎng)的人工碎石，細(xì)骨料選用邢臺(tái)馮村天然河砂。（3）膨潤(rùn)土：膨潤(rùn)土產(chǎn)地山東濰坊，淡黃色粉末，主要成分ＳｉＯ２占５８．７％，Ａｌ２Ｏ３占１５．８％Ｆｅ２Ｏ３占７％等，細(xì)度模數(shù)為６．３％，密度為２．５１ｇ／ｍｌ。（4）粘土：粘土選用岳城第三紀(jì)粘土，密度為２．６３ｇ／ｍｌ，顆粒組成大于０．５～０．０５ｍｍ的占１６．４％，０．０５～０．００５ｍｍ的占３４．３％小于０．００５ｍｍ的占４４．７％。（5）外加劑：外加劑選用北京輸苑技術(shù)開發(fā)公司的ＳＦ泵送劑。ＳＦ泵送劑為灰色粉末，可干摻，減水率２０％。從材料的物理性能指標(biāo)可以看出：粘土中小于０．００５ｍｍ的粘粒含量高達(dá)４４．７％，是優(yōu)質(zhì)粘土；砂子的細(xì)度模數(shù)為２．７，是優(yōu)良的中粗砂，這對(duì)提高混凝土的內(nèi)在質(zhì)量起到了重要作用。4配比的調(diào)整塑性混凝土配比試驗(yàn)結(jié)果見表３和表４。施工工地試驗(yàn)室對(duì)該配比進(jìn)行了試拌，結(jié)果為：２８ｄ抗壓強(qiáng)度７．１ＭＰａ，抗拉強(qiáng)度０．９５ＭＰａ，彈性模量１１８９ＭＰａ，坍落度２０ｃｍ，擴(kuò)散度３４ｃｍ。雖然該配比滿足設(shè)計(jì)要求，但擴(kuò)散度偏低，混凝土流動(dòng)性不好。本工程塑性混凝土采用３根導(dǎo)管同時(shí)澆筑法，導(dǎo)管間距為３．３ｍ，較低的擴(kuò)散度容易使?jié)仓^(guò)程中混凝土面上升不均勻，可能發(fā)生混凝土上升時(shí)泥漿被卷到混凝土中而影響混凝土澆筑質(zhì)量。因此在原基礎(chǔ)上對(duì)配比進(jìn)行了調(diào)整。將原配比中用水量分別增加１０、７、５ｋｇ／ｍ３，在保持水膠比不變的情況下調(diào)整水泥、粘土和膨潤(rùn)土的用量，ＳＦ含量仍按膠凝物質(zhì)１％的比例加入，用水量增加７ｋｇ／ｍ３。從現(xiàn)場(chǎng)拌制情況來(lái)看，用水量增加７ｋｇ／ｍ３的和易性、坍落度、擴(kuò)散度最為理想，按該組配比進(jìn)行了混凝土物理性能檢測(cè)，其各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。這樣該配比就成為岳城水庫(kù)大副壩塑性混凝土防滲墻施工執(zhí)行配比。在生產(chǎn)過(guò)程中粘土是以泥漿的形式加入拌合機(jī)的，泥漿比重根據(jù)配比中的用水量和粘土摻量計(jì)算為１．１３２ｇ／ｍｌ。本工程使用的溜槽的坡度為１∶３，調(diào)整后的混凝土在溜槽內(nèi)基本能自流。岳城水庫(kù)大副壩防滲墻井澆筑１２５個(gè)槽孔，澆筑塑性混凝土３３８８０ｍ３。凝土的取樣成果見表５。從表中可以看出，塑性混凝土的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)分散性非常小，抗壓強(qiáng)度離差系數(shù)Ｃｖ值為０．０７３，強(qiáng)度保證率９９．９％，其他各項(xiàng)指標(biāo)合格率均為１００％。配比合理再加上有效的生產(chǎn)控制是取得如此好成果的主要原因。5塑性混凝土耐久性分析塑性混凝土的耐久性分析方法國(guó)內(nèi)學(xué)者尚有不同的認(rèn)識(shí)。一般認(rèn)為塑性混凝土防漏墻的耐久性主要體現(xiàn)在墻體材料的抗溶蝕性能上，它與水質(zhì)、水力坡降及墻體材料的物質(zhì)組成、透水性等因素有關(guān)。其定量分析的方法是通過(guò)測(cè)試混凝土中所含ＣａＯ溶出的速度和比率評(píng)價(jià)其耐久性，并據(jù)以估算能夠正常使用的年限。一般以混凝土中ＣａＯ溶出量達(dá)到２５％～３０％所需的時(shí)間（Ｔ）作為正常使用年限。永久工程一般要求Ｔ≥１５０年。塑性混凝土防滲墻的安全運(yùn)行壽命以水泥中ＣａＯ總量的２５％被溶出的時(shí)間為限?？砂次覈?guó)學(xué)者舒士懋的公式估算：式中，Ｔ為安全使用年限（ａ）；Ｖ為防滲墻單位受水面積對(duì)應(yīng)的墻體體積（ｍ３）；ａ為水泥中ＣａＯ總含量的百分率；ｃ為單位體積墻體混凝土中的水泥用量（ｋｇ／ｍ３）；Ｑ為單位面積防滲墻１年內(nèi)的滲漏量（ｍ３／ｍ２·ａ）；Ｍ為防滲墻滲漏水中的ＣａＯ濃度（ｋｇ／ｍ３），塑性混凝土一般為０．０５～０．１ｋｇ／ｍ３；Ｍ０為地下環(huán)境水中ＣａＯ濃度（ｋｇ／ｍ３）。從式中可以看出，塑性混凝土防滲墻的安全使用年限與水泥含量ｃ成正比，與滲透系數(shù)成反比。岳城水庫(kù)大副壩防滲墻的安全使用年限估算不小于２００年?？傊?，塑性混凝土防滲墻較剛性混凝土在力學(xué)特性上具有顯著優(yōu)點(diǎn)。因其彈性模量低，極限應(yīng)變大，使得塑性混凝土防滲墻在荷載作用下，墻內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變都很低，可提高墻體的安全性和耐久性而且施工方便，節(jié)約水泥，降低工程成本，具有廣闊的發(fā)展前景。作者單位：河北省水利工程局第一工程處岳城水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程塑性混凝土防滲墻試驗(yàn)研究時(shí)間:2005-03-1600:00:00

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作者:郭秀蘭馬文英一、前言岳城水利樞紐工程位于漳河干流，包括主壩、大副壩和3個(gè)小副壩。大副壩位于主壩溢洪道左側(cè)，最初為均質(zhì)土壩，后為提高防洪標(biāo)準(zhǔn)而改建，上游面增建粘土斜墻，下游面增建砂礫料壓坡，最大壩高增至32.5米。壩基主要是第三紀(jì)中細(xì)沙，滲透性小，故未做防水帷幕，只是在壩下游做一砂礫褥墊及縱向排水暗溝。但在樞紐運(yùn)行中，大副壩排水管出現(xiàn)涌沙，壩坡也出現(xiàn)塌坑。經(jīng)灌沙處理，塌坑現(xiàn)象得到有效控制；將檢查井用反濾料封堵并于下游公路增開一排水溝后，涌沙現(xiàn)象有所減輕。為徹底消除隱患，保證大壩的安全運(yùn)行，經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)在上游壩坡增設(shè)一道塑性混凝土防滲墻，截?cái)鄩位谌o(jì)砂層。二、材料組成2.1水泥：邯鄲水泥廠生產(chǎn)的太行山普通硅酸鹽525#R水泥，其物理性能、化學(xué)成份見表1、表2。由表1、表2可知，的物理性能和化學(xué)成份均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175－92的技術(shù)要求。六、結(jié)論塑性混凝土是在普通混凝土中加入粘土、膨潤(rùn)土等摻合材料，大幅度降低水泥摻量而形成的一種新型塑性防滲墻體材料。塑性混凝土防滲墻因其彈性模量低，極限應(yīng)變大，使得塑性混凝土防滲墻在荷載作用下，墻內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變都很低，可提高墻體的安全性和耐久性，而且施工方便，節(jié)約水泥，降低工程成本。較剛性混凝土在力學(xué)特性上具有顯著優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣闊的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)[1]林宗元.巖土工程試驗(yàn)監(jiān)測(cè)手冊(cè)[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1994.12[2]唐益群，葉為民.土木工程測(cè)試技術(shù)手冊(cè)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1999.05[3](SD105—82)，水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S][4](GB/T50123—1999)，土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S][5]紀(jì)午生等.常用建筑材料試驗(yàn)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1988.02[6]岳城水庫(kù)大副壩防滲墻塑性混凝土配合比試驗(yàn)報(bào)告[資料].天津：水利部天津水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院科研所塑性混凝土防滲墻施工及質(zhì)量控制劉偉才，曾述銀(四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川成都610072)摘要：根據(jù)已建工程的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合漫水灣塑性混凝土防滲墻的特點(diǎn)，介紹了塑性混凝土配合比的確定和對(duì)施工質(zhì)量的控制。通過(guò)超聲波檢測(cè)表明，墻體整體均勻，致密性較好。

關(guān)鍵詞：塑性砼；防滲墻；配合比；施工質(zhì)量；控制1概述

1.1漫水灣工程簡(jiǎn)介

漫水灣閘壩工程是國(guó)家重點(diǎn)工程大橋水庫(kù)灌區(qū)的組成部分，是大橋水庫(kù)二級(jí)控制性配水樞紐的首部。壩址位于四川涼山州冕寧縣漫水灣鎮(zhèn)安寧河中游上段。漫水灣閘壩壩高24m，壩軸線長(zhǎng)279m，從左至右依次由土工膜心墻砂礫石副壩、左總干渠進(jìn)水閘、兩孔底孔沖砂閘、三孔表孔泄洪閘、右干渠進(jìn)水閘及右岸混凝土重力壩構(gòu)成。基礎(chǔ)采用懸掛式塑性混凝土防滲墻和單排孔帷幕灌漿進(jìn)行基礎(chǔ)防滲，防滲墻最大深度41m，平均深度35m。防滲墻坐落在更新統(tǒng)桐子林組砂卵石堆積層上，局部穿過(guò)厚度較大的中細(xì)砂層。

1.2塑性混凝土簡(jiǎn)介

國(guó)外從20世紀(jì)60年代末開始采用塑性混凝土防滲墻，而我國(guó)是在80年代后期才首次應(yīng)用成功的。這種材料的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度不高，一般可控制在R28＝0.5～2MPa，彈性模量較低，一般可控制在E28＝100～500MPa，滲透系數(shù)K＝1×10-6～1×10-7cm/s。

塑性混凝土與我國(guó)早期防滲墻采用的黏土混凝土有本質(zhì)的區(qū)別。黏土混凝土僅是在配合比中加入了少量的黏土，水泥用量并未大幅度降低，摻加黏土的目的僅為了改善混凝土的和易性和便于鉆鑿接頭孔，并無(wú)降低彈性模量的目的。在對(duì)墻體內(nèi)力分析研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)墻體材料的彈性模量降低到1000MPa以下時(shí)，已經(jīng)和周圍介質(zhì)（地基土）的彈性模量接近，此時(shí)墻體適應(yīng)變形能力大為提高，墻體的內(nèi)力大為降低，特別是在一般情況下墻內(nèi)不產(chǎn)生拉應(yīng)力，因而也不必?fù)?dān)心墻體因拉應(yīng)力太大而開裂破壞。因此，它特別適用于地震較頻繁的地區(qū)和周圍介質(zhì)（地基土）為砂石的地基。塑性混凝土防滲墻具有在低強(qiáng)度和低彈性模量下適應(yīng)地基應(yīng)力變化的特點(diǎn)，確保墻體不被外力破壞，而不需提高混凝土的等級(jí)或增加鋼筋籠，故能大大節(jié)省工程投資。

我國(guó)在1990年首次將塑性混凝土防滲墻應(yīng)用于水口水電站上、下游圍堰防滲墻。以后采用塑性混凝土防滲墻的水利水電工程有：冊(cè)田水庫(kù)壩體防滲墻，十三陵抽水蓄能電站下圍堰防滲墻，小浪底工程上游圍堰防滲墻，宜昌民強(qiáng)水庫(kù)壩體防滲墻，三峽主圍堰防滲墻，漫水灣閘壩及土工膜心墻副壩防滲墻（7500m2）。2塑性混凝土配合比的確定

塑性混凝土的配合比與常規(guī)混凝土的配合比間存在較大差異。常規(guī)混凝土具有成熟的經(jīng)驗(yàn)配合比，而塑性混凝土的發(fā)展史短，缺乏經(jīng)驗(yàn)配合比，已建工程中塑性混凝土的防滲墻的配合比存在較大差異。塑性混凝土防滲墻工程混凝土配合比及物理力學(xué)性能見表1［1、2］。

塑性混凝土在配合比方面的特點(diǎn)是水泥用量較少，一般約為80～170kg/m3，此外還需摻加部分黏土或（和）膨潤(rùn)土（塑性指標(biāo)較高），對(duì)其它材料用量的要求與一般混凝土基本相同。有關(guān)試驗(yàn)表明［3］，只摻加膨潤(rùn)土的塑性混凝土（A種）、只摻加黏土的混凝土（B種）和同時(shí)摻加膨潤(rùn)土和黏土的塑性混凝土（C種）的三種混凝土具有不同的R～E相關(guān)關(guān)系（如圖1所示）。

圖1表明，當(dāng)R相同時(shí)，A種混凝土的E值最小，C種混凝土的E值次之，B種混凝土的E值最大。要配制出具有較低彈性模量和較高強(qiáng)度的塑性混凝土應(yīng)采用A種混凝土較好。雖然塑性混凝土的E、R存在以上關(guān)系，但影響塑性混凝土防滲墻彈性模量的因素較多，如黏土和膨潤(rùn)土的黏粒含量和塑性指標(biāo)、水泥的標(biāo)號(hào)和品種、骨料的粒徑和硬度（各種試驗(yàn)表明，骨料粒徑大的塑性混凝土所能承受的強(qiáng)度和變形能力比骨料粒徑小的塑性混凝土要小得多，即在塑性混凝土中宜選擇一級(jí)配的粗骨料）、外加劑的型號(hào)和摻量等。這就決定了塑性混凝土配合比設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜性，需要花費(fèi)更多的時(shí)間和人力物力。同時(shí)，基礎(chǔ)防滲墻工程往往從工程一開始就組織施工（基礎(chǔ)工程施工是關(guān)鍵工序），因此為確保工程的正常順利開展，設(shè)計(jì)單位應(yīng)事先根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳笆橇虾退嗥贩N進(jìn)行塑性混凝土的室內(nèi)配合比試驗(yàn)，確定塑性混凝土防滲墻的配合比。塑性混凝土防滲墻還有其它指標(biāo)，如滲透系數(shù)或抗?jié)B標(biāo)號(hào)、坍落度、擴(kuò)散度等，在工程施工中，承包商應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的配合比和技術(shù)要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混凝土配合比的復(fù)核試驗(yàn)，以確定塑性混凝土施工配合比和最佳施工參數(shù)。3施工質(zhì)量控制

在施工上，塑性混凝土防滲墻的質(zhì)量控制與普通混凝土和高強(qiáng)度混凝土基本相同，但應(yīng)針對(duì)塑性混凝土防滲墻墻體自身的特點(diǎn)，采取一些專門控制措施。防滲墻工程是重要的隱蔽工程，尤其是塑性混凝土防滲墻的強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)指標(biāo)一般不宜通過(guò)打孔取芯檢測(cè)，為確保施工質(zhì)量，需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕ず陀行У馁|(zhì)量監(jiān)控。

3.1膨潤(rùn)土的摻加方式

在漫水灣閘壩工程中，膨潤(rùn)土的摻入方式先后采用了兩種方式：(1)先將水泥、膨潤(rùn)土和砂石骨料混合干拌，然后加水進(jìn)行攪拌；(2)將膨潤(rùn)土加入專用水池中，進(jìn)行充分?jǐn)嚢璨⑴渲瞥梢欢舛龋缓蠹尤肷笆橇虾退噙M(jìn)行拌合。施工過(guò)程中，在第一種的方式下，膨潤(rùn)土經(jīng)常形成粒徑10～30mm的團(tuán)塊，不能形成泥漿，從而降低了膨潤(rùn)土在塑性混凝土中的作用，最終主要導(dǎo)致塑性混凝土彈性模量和強(qiáng)度增大。在第二種的方式下，膨潤(rùn)土不出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，分散很均勻，不僅保證了塑性混凝土的拌合質(zhì)量與試驗(yàn)結(jié)果一致，還增大了坍落度。因此，建議在塑性混凝土拌合過(guò)程中，膨潤(rùn)土采用濕摻法。

3.2準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制

施工準(zhǔn)備是為施工階段提供有效的、正常施工的物質(zhì)條件和技術(shù)保障，作為質(zhì)量控制人員的監(jiān)理工程師應(yīng)加強(qiáng)這方面的控制，嚴(yán)格控制并落實(shí)承包商的施工設(shè)備、材料和技術(shù)力量。在施工準(zhǔn)備階段，除應(yīng)做普通混凝土防滲墻的準(zhǔn)備工作外，承包商應(yīng)重點(diǎn)為施工作好以下方面的工作，而監(jiān)理工程師也應(yīng)對(duì)此進(jìn)行重點(diǎn)控制：

（1）根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的條件和塑性混凝土防滲墻的技術(shù)要求，周密、詳細(xì)地做好施工組織設(shè)計(jì)的編制和審查工作（與一般混凝土防滲墻相比，塑性混凝土防滲墻更應(yīng)重視現(xiàn)場(chǎng)混凝土的配合比試驗(yàn)，黏土或/和/膨潤(rùn)土的摻和方法等內(nèi)容）。

（2）投入塑性混凝土防滲墻混凝土澆筑的施工設(shè)備是否能滿足工程實(shí)際需要，尤其是塑性混凝土拌合系統(tǒng)中膨潤(rùn)土摻加設(shè)備（黏土和/或膨潤(rùn)土制成泥漿或漿液摻加效果較好，建議采用濕加設(shè)備）和混凝土運(yùn)輸設(shè)備?；炷吝\(yùn)輸設(shè)備應(yīng)與運(yùn)輸距離相一致，出機(jī)口至澆筑現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)榛炷猎谶\(yùn)輸過(guò)程中坍落度、擴(kuò)散度損失較大。

（3）按施工順序、造孔方法和施工組織確定的槽孔劃分原則合理地進(jìn)行槽孔劃分。

（4）根據(jù)設(shè)計(jì)提供的配合比和技術(shù)要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混凝土配合比的復(fù)核試驗(yàn)和材料的檢測(cè)試驗(yàn)，塑性混凝土必須檢測(cè)黏土/和膨潤(rùn)土的黏土含量與塑性指標(biāo)，并滿足設(shè)計(jì)及配合比要求。

（5）選擇防滲墻中心線上具有典型代表的部位進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，以確定造孔、固壁泥漿、墻體澆筑等的施工工藝和參數(shù)。

3.3施工階段的質(zhì)量控制

在施工準(zhǔn)備充分的條件下，承包商就可以進(jìn)行防滲墻施工。施工過(guò)程中，承包商應(yīng)嚴(yán)格按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，監(jiān)理工程師應(yīng)派出經(jīng)驗(yàn)豐富的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，并按重要隱蔽工程的要求實(shí)行旁站監(jiān)理。作為塑性混凝土防滲墻，不僅具有普通混凝土防滲墻的一般施工要求，還應(yīng)嚴(yán)格按