塑性混凝土抗渗性能研究.pdf

科研与管理
水利规划与设计
2018年第7期
DOI:10.3969/j.is.-1672-2469.2018.07.031
塑性滉凝土抗渗性能研究
吴俊姿
(江西省源河工程有限责任公司,江西南昌30025)
摘喪:作为一种大变形、低弹模和高抗渗的材料,型性混凝土在水利水电工程防滲设计和加固除险中得到了较为
广泛的应用。针对水利水电エ程对于防滲墙高抗滲性能的要求,文章分别从水胶比、水泥用量和减水剂用量3个
方面财于塑性混凝土抗渗性能通竝相对滲系数法进行了研究,发现不同因素对于整混疑土的抗滲性能影响不
尽相同,相关研究结果对于未来类似エ程提供一定的理论经验。
关词:塑性混凝土;配合比设计;防滲墙;相对渗透系数法;抗渗性能
中分类号:TU528.32
文獻标识码;A
文章编号:1672-2469(2018〉07-0107-05
随着水利科学技术的发展,水利水电工程的堤水化热,大大减少了裂缝的产生,还有效减弱了水
坝建设规模也发生了较大的变化,因此对于防渗的化过程那种碱性集料的反应,有效降低了塑性混凝
要求也逐渐提高,促进了防滲墙的设计建造方法、土受到水嫆盐的侵蚀风险2。上述均为对于塑性混
设备和防渗材料的不断改进。水利水电工程中,多凝土定性的研究,陈磊在2008年研究了粉煤灰的
采用混凝士防滲墙进行防渗处理。根据相关工程实掺人量与塑性混凝土的弹性模量的关系;周梅数
践和研究成果,刚性混凝土在防渗墙工程中存在一授在2009年,研究了橡胶微粒在塑性混凝士中的
定的弊端:首先是适应能力较差,这是因为普通混掺加,通过对比试验分析了橡胶微粒在塑性混凝土
凝土的弹模多为2x10MPa,是坝体地基的数百中的工作性、弹性模2a、强度和渗透系数的影
倍,弹模高则意味着荷载作用下防渗墙变形较小,响?。杨林在2012年,通过掺加硅灰的方式定量
与地基变形不能协调一致,这会导致墙体与土结合研究了硅灰掺量的增加,对于塑性混凝土弹性模量
面脱开,在防渗性能较差的情况下也不利于坝体的和强度的影响,这对于塑性混凝土的推广应用起到
稳定。其次是因为水利水电工程多为大体积工了较大的推动作用?。
程,对于水泥的需求量较大,问时为了抗渗防裂性
鉴于塑性混凝土防渗性能受到多种因素的影
能,在墙内增加了较多的抗裂钢筋,大大提高了工响,同时对于塑性混凝土的抗渗性能需要进行适
程造价。
配,确定最终配合比。本文通过渗水高度方法研究
如何更好地解决普通混凝土防滲墙所产生的这水胶比、水泥用量和外加剂掺量对于塑性混凝土渗
些问题,能否找到一种合适的材料来代替普通混凝透性能的影响,相关研究结果对于未来类似工程设
土的缺陷,在这种情况下,塑性混凝土也就应运而计、施工和后期维护提供最为基础的数据支撑。
生了。塑性混凝土是一种介于土与普通混凝土之间
的柔性工程材料。由于塑性混凝土具有很低的弹性
围堤结构对塑性泥凝土的要求
模量和良好的塑性变形特性,能与周固地基围若协1.1堤结构的要求
调变形,另外塑性混凝土不仅能保证足够的力学强
大型水利水电工程项目的建设,对于堤坝具有
度,而且抗渗性尤佳,因而在水利水电工程中得到较高的防渗要求,堤坝的防渗功能有缺陷会大大降
了广泛的应用。对于塑性混礙土,国内外展开了大低水利水电工程的安全使用性能。随着水利水电工
量研究。1994年,三峡二期围岩防渗墙中通过掺程的规模越来越大,在高水头作用下,堤坝对防渗
加粉煤灰的方式降低了水泥用量,有效降低了防渗
墙的弹性模量并增加了抗浛性能22000年,魏收将日:208010
光辉结合减水剂和粉煤灰的接加,有效降低了水泥作者简介:吴使姿(1979年ー),女,工程师
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万方数据
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的要求则更高,由此将对维持水利水电工程的正常地提高了防渗墙的抗震能力。
运营造成较大的影响,甚至发生渗漏问题,造成严1.3塑性混凝土渗透产生的原因
重的后果,具体如下?
对于塑性混凝土的渗透原理,目前多数认为是
1)渗漏造成堤坝扬压力太高,对于堤坝的抗混凝土内部的空隙、微裂缝造成了混凝土内部的裂
滑稳定性有着较大的影响,甚至造成失稳破坏。
缝,流体通过裂缝渗透进入混凝土中,具体方式如
(2)渗漏降低堤坝耐久性。如果堤坝发生渗漏图1所示”。
作用,则会在裂缝处析出钙化物,造成混凝土疏
松,严重则会影响大坝耐久性。
(3)渗漏加剧混凝土冻融破坏。对于堤坝而
言,尤其是高寒地区的堤坝,渗漏条件下,渗人混
凝土内部水分会发生结冰膨胀,导致混凝土结构发
(a)孔隙率高滲透性低
(b)多孔/渗透性高
生冻融循环破坏,严重影响堤坝安全。
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1.2塑性混凝土的基本特点
O°
与普通刚性混凝土相比,塑性混凝土原材料增
O
加了膨润土和外加剂等多元材料,因此在性质上也
与普通混凝土有较大的不同。鉴于本文是研究塑性
c)多孔/透性低
(d)孔隙率第/滲透性高
混凝土在堤坝工程中的应用,因此以下对于塑性混
图1塑性混凝士渗透性能影响因素
凝土在堤坝工程应用中的优点进行描述。
对于多孔非均质材料的塑性混凝土,内部存在
(1)弹性模量低。相对普通刚性混凝土,塑性着大量的空隙以及徴裂缝,因此防渗方面需要进行
混凝土加入了部分膨润土,在一定程度上增加了塑特殊的处理。因此为了防渗方面的考虑,对于塑性
性混凝土的塑性,对应的其弹性模量也大大降低,混凝土的水胶比有一定程度的限制,这是因为在混
使得塑性混凝土具有较大的极限应变。
凝土中存在着一定量的自由水,在水泥水化过程完
(2)抗裂性能好。鉴于塑性混凝土弹性模量较成后,水化产物却不能完全占据自由水所占的空
低,因此相比普通刚性混凝士具有较大的极限应间,因此在塑性混凝土内部残留的自由水,蒸发后
变,使得塑性混凝士防渗墙在荷载作用下具有较大存在一定量的毛细孔。同时施工中振捣不密实也会
的变形,与周围土体有较好的变形协调能力,几乎造成内部空隙。在浇筑完成后,内部骨料会有一定
不会因变形产生裂缝,即抗裂性能优良。
程度的沉降和上升,骨料的沉降和上升在混凝土内
(3)三向受力强度大。相比普通混凝土,塑性部形成贯通的毛细管通道,成为后期液体分子渗透
混凝土的抗压强度较低,但对于堤坝工程等对于强
的途径;同时混凝土在运营过程中的干缩效应,也
度要求不高的工程能够满足结构要求。然而由于塑会在内部和表面产生裂缝,在运营过程中,在水压
性混凝土的塑性变形较大,在三向力作用下,塑性
作用下,水分子会沿着内部存在的空隙和微裂缝进
混凝土强度会得到较大的提高,不会因为受压较大行渗透。
1.4塑性混凝土的抗渗机理
而发生破坏现象。
塑性混凝土的抗滲性能,即塑性混凝土抵抗
(4)抗渗性能好。塑性混凝土掺入大量低透水
水、油等溶液的渗透作用的能力,这也是衡量塑性
性材料,尤其是膨润土的掺加,不仅降低了其弹性
混凝土质量的指标之一,同时对于塑性混凝土的耐
模量,对于其渗透系数也有较大程度的降低,这正
久性也有较大的影响。塑性混凝土抗渗性能,除了
好符合防渗墙的要求在塑性混凝土设计中,多考对水等溶液的渗透有抵抗能力,同时对于碳化、冻
虑掺人粉煤灰,粉媒灰的二次水化作用进一步降低融循环破坏