倪雪金

(浙江省正邦水電建設(shè)有限公司，浙江杭州 310051)

0 引言

塑性混凝土材料組成和配合比的改變，使得它不僅具有很好的和易性，有較長的凝結(jié)時(shí)間和較低的強(qiáng)度，便于施工，易于操作，而且具有很好的力學(xué)特性，其彈性模量低，彈強(qiáng)比小，適應(yīng)變形的能力強(qiáng)，極限應(yīng)變高，抗?jié)B、抗震性能好，克服了普通剛性混凝土適應(yīng)的能力小、應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂縫的缺陷.因此，在水利水電工程除險(xiǎn)加固防滲墻工程中得到了廣泛的推廣應(yīng)用.

工程塑性混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)為:抗壓強(qiáng)度C7;抗拉強(qiáng)度R≥0.55 MPa;彈性模量E≤5 000 MPa;滲透系數(shù)K≤1×10－7cm/s;極限水力坡降≥250.針對塑性混凝土防滲墻的特點(diǎn)，通過對不同水膠比、不同膨潤土摻量、不同砂率的塑性混凝土配合比試驗(yàn)研究，得到各種配合比參數(shù)對塑性混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響，提供滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)和工作性的塑性混凝土配合比.

1 原材料性能試驗(yàn)

1.1 水 泥

試驗(yàn)所用水泥為32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，其檢驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》GB/T 17671－1999、《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T 1346－2001、《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》GB/T 2419－2005、《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法 篩析法》GB1345－2005等.經(jīng)檢驗(yàn)的各項(xiàng)性能見表1.

表中水泥的各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)均符合《通用硅酸鹽水泥》GB175－2007規(guī)定的技術(shù)要求[1］.

1.2 膨潤土

試驗(yàn)所用膨潤土的主要成份為含水硅鋁酸無機(jī)非金屬礦物.其檢驗(yàn)依據(jù)為《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL 237－1999[2］、《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法 篩析法》GB/T 1345－2005、《水泥密度測定方法》GB/T 208－1994[3］，經(jīng)檢驗(yàn)的主要物理性能見表2.

表1 32.5復(fù)合硅酸鹽水泥物理力學(xué)性能試驗(yàn)成果

表2 鈉基膨潤土物理性能試驗(yàn)成果

1.3 砂石骨料

根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5144—2001[4］規(guī)定，施工用的骨料應(yīng)本著優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、就地取材的原則進(jìn)行選擇.試驗(yàn)用砂料為混合砂，粗骨料為5～20 mm軋制碎石，其檢驗(yàn)依據(jù)為《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》SL352 －2006[5］.其各項(xiàng)物理性能見表3、表4.

從表3、表4可以看出，混合砂細(xì)度模數(shù)為3.20，屬粗砂.砂與碎石所檢項(xiàng)目均滿足規(guī)范規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求.

1.4 外加劑

為改善混凝土和易性，降低用水量，增加密實(shí)性，在塑性混凝土中摻入TOR803型高效減水劑.其檢驗(yàn)依據(jù)為《混凝土外加劑》GB8076 －2008[6］，其各項(xiàng)混凝土性能見表5.

表3 混合砂物理性能試驗(yàn)成果

表4 軋制碎石物理性能試驗(yàn)成果

表5 摻外加劑混凝土性能試驗(yàn)成果

所檢外加劑各項(xiàng)性能均符合規(guī)范規(guī)定要求.

2 塑性混凝土配合比基本參數(shù)的確定

試驗(yàn)所用砂石骨料為標(biāo)準(zhǔn)粒級(jí)，并以飽和面干狀態(tài)為基準(zhǔn).

防滲墻塑性混凝土除滿足設(shè)計(jì)彈模、抗?jié)B、強(qiáng)度等性能指標(biāo)要求外，還應(yīng)滿足施工混凝土具有良好和易性和粘聚性及較大擴(kuò)散性的要求.配合比試驗(yàn)在參考同類工程防滲墻混凝土配合比的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程原材料的特性，確定以下混凝土配合比參數(shù)[7－9］.

2.1 水膠比

水膠比是決定混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性及耐久性的重要參數(shù).根據(jù)防滲墻混凝土具有低強(qiáng)度、低彈模、高抗?jié)B的特點(diǎn)，選用 0.62、0.65、0.68、0.71 四種水膠比進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、抗?jié)B等指標(biāo)的試驗(yàn).

2.2 鈉基膨潤土摻量

膨潤土是一種以蒙脫石為主要成份的含水硅鋁酸類，屬無機(jī)非金屬礦物.從膨潤土物理性能結(jié)果可以看出，其顆粒較細(xì)，摻入混凝土中有利于降低模強(qiáng)比，提高抗?jié)B性，并保證混凝土具有較好的和易性.根據(jù)同類防滲墻工程經(jīng)驗(yàn)，選擇25%、30%、35%的膨潤土摻量進(jìn)行配合比的各項(xiàng)性能試驗(yàn).

2.3 砂 率

砂率的變動(dòng)會(huì)使骨料的比表面積發(fā)生明顯變化，將對混凝土拌合物的流動(dòng)性、可塑性、致密性、穩(wěn)定性和粘聚性產(chǎn)生顯著的影響.配合比試驗(yàn)綜合考慮所用粗砂特點(diǎn)，采用較大砂率來改善混凝土和易性，試驗(yàn)選擇52%、53%、54%、55%三種砂率進(jìn)行不同水膠比、不同膨潤土摻量的性能試驗(yàn).

2.4 用水量

混凝土單位用水量的多少是控制混凝土拌合物流動(dòng)度大小的主要參數(shù).在確定配合比混凝土單位用水量時(shí)，充分考慮滿足施工拌和物坍落度180～220 mm、擴(kuò)散度為340～400 mm，并具有良好不分散性的前提下，選用摻加高效減水劑以降低混凝土單位用水量.經(jīng)配合比試拌后確定用水量在270～295 kg/m3之間.

3 試驗(yàn)方案及成果分析[9］

3.1 試驗(yàn)方案

以不同水膠比、不同膨潤土摻量、不同砂率組合成12個(gè)塑性混凝土配合比，分別對抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、滲透、水力坡降等性能進(jìn)行驗(yàn)證.試驗(yàn)成果見表6.

表6 塑性混凝土配合比試驗(yàn)成果

3.2 成果分析

根據(jù)上表試驗(yàn)成果，分析各參數(shù)對塑性混凝土性能影響具有如下規(guī)律:

(1)設(shè)計(jì)混凝土彈性模量≤5 000 MPa.除1#～3#、5#～6#、9#混凝土配合比的彈性模量值超出外，其余均滿足設(shè)計(jì)要求.

(2)配合比混凝土抗壓強(qiáng)度在7.0～11.5 MPa之間，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求C7;抗拉強(qiáng)度在0.62～0.91 MPa之間，均達(dá)到設(shè)計(jì)≥0.55 MPa要求.

(3)抗?jié)B指標(biāo)、水力坡降均能滿足設(shè)計(jì)要求.

(4)抗壓強(qiáng)度與水膠比的關(guān)系符合普通混凝土的規(guī)律，即強(qiáng)度隨水膠比的增大而降低，且水膠比是影響強(qiáng)度的主要參數(shù).

(5)抗壓強(qiáng)度隨著膨潤土摻量的增大而降低，膨潤土25%摻量時(shí)的強(qiáng)度值大于30%和35%摻量.

(6)彈性模量隨水膠比的增大而降低，水膠比是影響彈性模量的主要參數(shù).試驗(yàn)混凝土彈性模量在4 060～6 610 MPa之間.

(7)從混凝土拌和物可以看出，不同砂率的混凝土和易性均較好.在一定范圍內(nèi)，砂率對強(qiáng)度的影響不大，符合普通混凝土的規(guī)律.

(8)用水量在270～295 kg/m3之間，且隨膨潤土摻量的增加而增大，影響顯著.

(9)膨潤土顆粒較細(xì)，表面積大.因此外加劑摻量隨膨潤土摻量的增加而增加.

(10)膨潤土摻量影響混凝土彈性模量，膨潤土摻量30%、35%時(shí)的混凝土彈性模量值優(yōu)于25%摻量時(shí)的混凝土彈性模量值.

(11)滲透系數(shù)均＜1×10－7，滿足防滲墻混凝土技術(shù)指標(biāo)要求.

4 塑性混凝土配合比

根據(jù)工程設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度 C7、抗拉強(qiáng)度R≥0.55 MPa、彈性模量E≤5 000 MPa、滲透系數(shù)K≤1×10－7cm/s、極限水力坡降≥250技術(shù)指標(biāo)，選用配合比表6中第7號(hào)作為塑性混凝土施工配合比.推薦塑性混凝土施工配合比見表7.

5 結(jié)語

(1)防滲墻塑性混凝土，具有較低的彈性模量和較低的模強(qiáng)比、較大的極限應(yīng)變、良好的抗?jié)B性和耐久性等優(yōu)良特性，而且塑性混凝土防滲墻施工簡便，工效高，工期短，造價(jià)低且利于環(huán)境保護(hù).

(2)在設(shè)計(jì)塑性混凝土配合比時(shí)，選用混凝土拌合物達(dá)到工作性要求并具有良好粘聚性時(shí)的較大砂率.

(3)為降低單位混凝土用水量，提高混凝土抗?jié)B性和耐久性，在混凝土中摻入適量減水劑.

(4)膨潤土是一種無機(jī)非金屬礦物材料，顆粒較細(xì)，能顯著提高混凝土和易性，延長凝結(jié)時(shí)間，降低彈性模量，改善抗?jié)B性能.

(5)選擇優(yōu)質(zhì)原材料，優(yōu)化配合比，配制出既能滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和施工性能的要求，又經(jīng)濟(jì)合理的塑性混凝土.

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB175－2007通用硅酸鹽水泥[S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2]南京水利科學(xué)研究院.SL237－1999土工試驗(yàn)規(guī)程[S］.北京:中國水利水電出版社，1999.

[3]中國建筑材料科學(xué)研究院水泥科學(xué)研究所.GB/T 208－1994水泥密度測定方法[S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.

[4]中國長江三峽工程開發(fā)總公司，中國葛洲壩水利水電工程集團(tuán)公司.DL/T 5144－2001水工混凝土施工規(guī)范[S］.北京:中國電力出版社，2002.

[5]中國水利水電科學(xué)研究院，南京水利科學(xué)研究院.SL 352－2006水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S］.北京:中國水利水電出版社，2006.

[6]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB8076－2008混凝土外加劑[S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[7]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì).DL/T 5199－2004水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范[S］.北京:中國電力出版社，2005.

[8]王清友，孫萬功，熊 歡.塑性混凝土防滲墻[M］.北京:中國水利水電出版社，2008.

[9]黃緒通，楊宏偉，劉云霞.塑性混凝土防滲墻性能研究[M］.北京:中國電力出版社，1998.