簡(jiǎn)述塑性混凝土防滲墻墻體材料

摘　要：塑性混凝土防滲墻是一種柔性混凝土材料建成的防滲墻體，它廣泛應(yīng)用于航道樞紐工程、水利水電工程及需進(jìn)行地基防滲處理的其它工程，文章從塑性混凝土的性能、配合比、配合比原則、拌制塑性混凝土幾方面加以闡述這種材料。

關(guān)鍵詞：塑性混凝土防滲墻；泥漿固壁；變形模量；彈性模量；抗壓強(qiáng)度；塑性混凝土齡期；混凝土的初始模量

    混凝土防滲墻是在松散透水地基或土石壩體中連續(xù)造孔或槽，以泥漿固壁澆筑混凝土而建成的。建設(shè)防滲作用的地下混凝土連續(xù)墻，我國(guó)開(kāi)始于20 世紀(jì)50 年代末期，由于混凝土防滲墻在初期的發(fā)展中顯示了施工簡(jiǎn)便，速度快，消耗少，防滲效果好的優(yōu)點(diǎn)，受到了工程師的普遍青睞和廣泛觀(guān)注。在科技工作者的努力下，我國(guó)的防滲墻技術(shù)不斷發(fā)展， 在各項(xiàng)水利水電工程、航道樞紐工程中建造的混凝土防滲墻不計(jì)其數(shù)，其中深度超過(guò)40m 的防滲墻有近50 道，總面積近60 萬(wàn)m2 ，許多工程的難度在世界上都是罕見(jiàn)的。隨著混凝土防滲墻的廣泛應(yīng)用。在80 年代初，我國(guó)開(kāi)始對(duì)防滲墻體材料進(jìn)行系統(tǒng)研究，剛性材料一般抗壓強(qiáng)度大于5Mpa ，彈性模量大于1000Mpa ，有普通混凝土(包括鋼筋混凝土) 粘土混凝土，粉煤混凝土等。柔性混凝土材料一般抗壓強(qiáng)度小于5Mpa ，彈性模量小于1000Mpa ，有塑性混凝土，自凝灰漿，固化灰漿等。松花江大頂子山航運(yùn)樞紐工程是解決松花江礙航問(wèn)題，改善通航條件，保證航道暢通，實(shí)現(xiàn)水運(yùn)可持續(xù)發(fā)展， 改善哈爾濱自然和生態(tài)環(huán)境及電力和水利、公路、環(huán)保為一體的重要工程混凝土防滲墻技術(shù)在大頂子山航運(yùn)樞紐工程基礎(chǔ)處理中起著重要作用。在這里著重論述一下，應(yīng)用廣泛的塑性混凝土柔性材料。

    塑性混凝土是用粘土和膨潤(rùn)土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一種柔性墻體材料。它具有適應(yīng)墻體周?chē)馏w變形模量，能較好地適應(yīng)地基的變形，大大地減小墻體內(nèi)應(yīng)力，避免墻體開(kāi)裂同時(shí)還能節(jié)約水泥的用量。

1 塑性混凝土的性能

1.1 塑性混凝土拌和物的密度一般為20～22kNPm3 ，泌水率不超過(guò)3 % ，和易性，穩(wěn)定性較好，初凝和終凝時(shí)間都比普通混凝土?xí)r間長(zhǎng)，因而對(duì)混凝土澆筑十分有利。

1.2 對(duì)于齡期與強(qiáng)度的增長(zhǎng)關(guān)系而言，塑性混凝土的抗壓強(qiáng)度早期增長(zhǎng)速度較低，而后期增長(zhǎng)速度較高，表1 是黃河小浪底工程上游圍堰防滲墻塑性混凝土齡期與抗壓強(qiáng)度關(guān)系。

表1 塑性混凝土齡期與抗壓強(qiáng)度關(guān)系

1.3 　塑性混凝土的抗拉強(qiáng)度一般為抗壓強(qiáng)度1/7～1/12 ；

1.4 　水泥用量80～120kgPm3 的膨潤(rùn)土塑性混凝土，其C 值為012～013MPa ，Φ= 20°～30°。

1.5 塑性混凝土的抗壓強(qiáng)度與變形模量基本上呈直線(xiàn)關(guān)系。(見(jiàn)表2)

表2 塑性混凝土的抗壓強(qiáng)度與變形模量關(guān)系

1.6 在不同圍壓下，塑性混凝土的初始模量整體上不隨圍壓的加大而增大，甚至反而有所減少。不同圍壓下塑性混凝土的初始模量見(jiàn)表3。

注: Ⅰ號(hào)混凝土配合比∶水泥84Kg ，粘土220Kg ，膨潤(rùn)土15Kg

Ⅱ號(hào)混凝土配合比∶水泥110Kg ，粘土300kg ，膨潤(rùn)土25kg

Ⅲ號(hào)混凝土配合比∶水泥80kg ，粘土140kg ，膨潤(rùn)土50kg

1.7 在有圍壓情況下，塑性混凝土的極限應(yīng)變值εmax隨著圍壓的增加而增加，因此塑性混凝土比普通混凝土有較大的變形。不同圍壓下塑性混凝土的極限應(yīng)變值見(jiàn)表4。

1.8 　普通混凝土養(yǎng)護(hù)后，完全干燥時(shí)的干縮量為0.06 %～ 0.09 % ，而塑性混凝土的干縮率為013 % ，比普通混凝土的干縮量大，因而比較適用于壩基防滲墻這樣水下環(huán)境中。

1.9 　塑性混凝土滲透系數(shù)還隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而降低，2a 后的滲透系數(shù)一般可降為28d 的1P100。

2 塑性混凝土的配合比

2.1 配合比對(duì)塑性混凝土抗壓強(qiáng)度和變形模量的影響

    水泥用量越多，抗壓強(qiáng)度越大，彈性模量也越大；在抗壓強(qiáng)度相同的情況下，膨潤(rùn)土塑性混凝土的變形模量值最小， 粘土———膨潤(rùn)塑性混凝土的變形模量次之，粘土塑性混凝土的變形模量值最大；隨著塑性混凝土干密度的增長(zhǎng)，變形模量也逐漸增大，要降低塑性混凝土變形模量就必須降低其干密度。

2.2   配合比對(duì)塑性混凝土模強(qiáng)比的影響

    為提高塑性混凝土防滲墻的安全性，一方面應(yīng)當(dāng)盡量降低塑性混凝土的變形模量，另一方面，盡量提高塑性混凝土的強(qiáng)度，即降低模強(qiáng)比。當(dāng)水泥用量增加時(shí)，塑性混凝土模強(qiáng)比增大；當(dāng)水泥和膨潤(rùn)土摻量相同時(shí)，使用高標(biāo)號(hào)水泥使模強(qiáng)比降低。

2.3    配合比對(duì)塑性混凝土極限應(yīng)變的影響

    水膠比增加，塑性混凝土的極限應(yīng)變?cè)龃?，水泥用量增加，塑性混凝土極限應(yīng)變降低，隨膨潤(rùn)土用量增加，塑性混凝土的極限應(yīng)變也增加。

2.4 　配合比對(duì)塑性混凝土C、Φ值的影響

    塑性混凝土的C 值隨水泥用量增加而增加，內(nèi)摩擦角Φ 隨水膠比的加大而減少，一般塑性混凝土的C 值為0.2～ 0.8MPa ，Φ值為20°～40°。

2.5   配合比對(duì)塑性混凝土滲透系數(shù)的影響

    水泥用量越多，滲透系數(shù)越小，水膠比越大塑性混凝土滲透系數(shù)越大。

3     塑性混凝土的配合比原則

3.1 　正確選擇水膠比。

    隨著水膠比增大不利影響較多，有利影響較少，在滿(mǎn)足施工要求的前提下，應(yīng)選小的水膠比。

3.2 　合理選擇水泥用量。

    一般1m3 塑性混凝土水泥用量80 ～170Kg ，應(yīng)盡量選擇高標(biāo)號(hào)水泥。

3.3  　應(yīng)盡量摻入適量的粘土和膨潤(rùn)土。

單純加入其中一種土料的塑性混凝土的性能不如兩種都加入的好。

3.4  增加砂率可以有效地降低彈性模量，通常塑性混凝土砂率40 %～60 %。

3.5  應(yīng)選擇一級(jí)配粗骨料，粗骨料的最大粒徑以20mm 為最好。

4 　拌制塑性混凝土注意事項(xiàng)

4.1 　粘土的摻加

    一般運(yùn)到工地的粘土都成塊狀，含水量也都不相同，如果采用過(guò)篩，曬干等方法處理將耗費(fèi)過(guò)多的勞動(dòng)力，最好制成泥漿，以泥漿形式摻入，但要保持泥漿的均勻，注意加水時(shí)扣除泥漿中的水分。

4.2 　膨潤(rùn)土的摻加

    膨潤(rùn)土最好也制成泥漿摻入，如無(wú)條件也可以干摻拌和，塑性混凝土一定要用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，否則質(zhì)量不易均勻?？傊?，塑性材料防滲墻在其受力變形后，能更好地與周?chē)翆酉鄥f(xié)調(diào)，能改善防滲墻的應(yīng)力狀態(tài)，從而提高防滲墻的耐久性。然而塑性混凝土墻是一個(gè)試算和材料試配的過(guò)程，只有不斷的試驗(yàn)，不斷采用新技術(shù)，才能使該項(xiàng)技術(shù)得以?xún)?yōu)化與發(fā)展，并為水利航道樞紐工程和其它各類(lèi)工程廣泛應(yīng)用。