塑性混凝土配合比試驗研究及應(yīng)用

塑性混凝土配合比試驗研究及應(yīng)用摘要：塑性混凝土作為一種新型的防滲墻墻體材料，在長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度、彈性模量、滲透系數(shù)等指標(biāo)，對塑性混凝土進行了配合比試驗，選出了符合工程要求的施工配合比。檢測結(jié)果表明長江堤防防滲工程中塑性混凝土的各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。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，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)。

關(guān)鍵詞：塑性混凝土；防滲墻；配合比；滲透系數(shù)

中圖分類號：TV431．2

文獻標(biāo)識碼：B

1工程地質(zhì)條件

武漢長江干堤加固工程攔江堤防滲墻起止樁號為8+300～10+500，全長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，部分堤段含有粉細砂、中細砂、碎石片、植物根莖等。填筑時壓實程度不均勻，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

塑性混凝土是一種水泥用量很少并加入了膨潤土(有時摻加粘土、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%，而塑性混凝土在無側(cè)限條件下的極限應(yīng)變超過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；澆筑時混凝土坍落度要求在18～24cm；凝結(jié)時間：初凝>6.0h，終凝<24.0h。

4施工配合比試驗研究

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

(3)骨料：細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：試驗所用外加劑為吉林開山屯生產(chǎn)的木鈣。

4．2試驗配合比及結(jié)果

試驗主要依據(jù)《水工混凝土試驗規(guī)程》進行[3]?；炷敛捎脵C械拌和，人工捶搗成型，靜置48h后拆模，并移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室養(yǎng)護至試驗齡期，進行混凝土試驗，試驗配合比見表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，隨水泥用量增加，塑性混凝土的強度增大，彈性模量提高。塑性混凝土的這種性質(zhì)，對于提高墻體強度，改善墻體應(yīng)力和工作特性是十分有利的。同時，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度應(yīng)根據(jù)混凝土的設(shè)計強度、強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：一般認為泥漿下澆注的混凝土強度只有陸上澆注混凝土強度的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度可由式(1)計算得

(1)

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

本次設(shè)計中，R28=2MPa，Cvo=0.15，代人式(1)計算得R配=3.2MPa。因此，試驗確定的最優(yōu)施工配合比編號為WH02。

5應(yīng)用情況分析

通過現(xiàn)場施工取樣，進行了塑性混凝土坍落度、凝結(jié)時間、滲透系數(shù)、抗壓強度、彈性模量等指標(biāo)的試驗。

5．1坍落度、擴散度

經(jīng)現(xiàn)場量測，塑性混凝土坍落度一般在18～20cm之間，擴散度一般在38～40cm之間，全部滿足設(shè)計要求。

5．2凝結(jié)時間

本次檢測試樣分別來自4—1—43，4—2～26，4—3—37Z個單元，其初凝時間分別為7.45，6.00，6.30h，終凝時間分別為≤22h，≤21h，≤21h，均符合設(shè)計要求。

5．3滲透系數(shù)

檢測試樣分別來自4—2—2，4—2—12，4—1—31三個單元，其滲透系數(shù)分別為1．96×10-7，2.01×10-7，2.01×10-7cm／s，均符合設(shè)計要求。

5．4抗壓強度

塑性混凝土抗壓強度測定結(jié)果見表6。

5．5彈性模量

檢測試樣分別來自4—2—26，4—2—12，4—1—31三個單元，其彈性模量分別為347，534，376MPa，均滿足設(shè)計要求。

綜上所述，塑性混凝土應(yīng)用于長江干堤防滲加固工程后，各項指標(biāo)均達到設(shè)計要求。實踐證明，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

(1)長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的適應(yīng)變形能力。塑性混凝土的主要特點是彈性模量低，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。

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：

[1]馬建華．適用于長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)計施工與應(yīng)用[M]．北京：中國水利水電出版社，2001．

[3]SD105-82，水工混凝土試驗規(guī)程[S]．

[4]SDJ207-82，水工混凝土施工規(guī)范[S]．

ExperimentalstudyonmixproportionofplasticanditsapplictionCHENGYao．ZHANGMei—xia(ChinaUniversityofgeosciences，Wuhan430074，China)Abstract：Asanewmaterialforcutoffwall，plasticconcretewaspopularlyusedtoreinforcethedikeoftheYangtzeRiver．Bytests，theconstructionmixproportionwereselectedinordertosatisfythedemandsoftheprojectonplasticconcrete，suchasstrength，permeabilitycoefficientandtangentmodulus．Duringtheapplicationofplasticconcreteinthedikeconstruction，eachcoefficientwastestifiedand

resultsshowedthattheywereinagreementwiththedesignrequests．Thepracticeprovedthatplasticconcrete，withlowinitialelasticmodulus，largeultimatedeformationand