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1、防渗墙塑性混凝土配合比设计试验研究甘肃农业2011年第06期(总299期)防渗墙塑性涅凝土配合比设计试验研究张军(甘肃省水利水电工程局,甘肃兰州730046)摘要:通过对c10防渗墙塑性混凝土的配合比设计,总结出一种塑性混凝土配合比设计中水灰比的计算方法和膨润土掺量的确定方法,阐明了塑性混凝土配合比设计的具体步骤.关键词:防渗墙;塑性混凝土;配合比;步骤随着水工施工技术的发展,混凝土防渗墙的应用越来越广泛,从控制闸坝基础的渗流,坝体的防渗和加固,泄水建筑物下游基础的防冲,水工建筑物基础的承重到地下水库的修筑等都应用到了混凝土防渗墙,主要是由于它具有结构可靠,防渗效果好,能适应多种不同的地层条件
2、,施工方便,造价低等优点.防渗墙混凝土多为塑性混凝土,是在混凝土中掺加粘土或膨润土来增加混凝土柔性,使之能适应较大变形而不致发生裂缝,提高混凝土的抗渗性能.塑性混凝土的配合比设计到目前尚无具体的设计规范,笔者通过对CIO塑性混凝土配合比设计,积累了一些塑性混凝土配合比设计方面的经验,供大家参考.一,混凝土性能指标及原材料C10塑性混凝土性能指标要求ClO塑性混凝土的抗压强度等性能指标见表l.表1.C10塑性混凝土性能指标抗压强度渗透系数坍落度扩散度初凝终凝密度时间时间水胶比(MPa)(cm/s)(ctn)(Cll1)(kg/ma)(h)(h)lO.O110182234406242100<
3、0.65原材料原材料水泥,细骨料,粗骨料及膨润土的物理性能指标分别见表2,表3,表4和表5.表2.水泥物理性能指标细度初凝时间终凝时间安定抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)(%)(min)(min)性3d28d3d28d4.8264357合格3.67.518.838.7表3.细骨料物理性能指标含泥量泥块含量堆积密度表观密度细度级配(%)%)(kg/m.)(kg/m.)模数区属2.3O.3140026702.5II区表4.粗骨料物理性能指标粒级含泥量泥块含量堆积密度表观密度针片状压碎指(mm)(%)(%)(kg/ms)(kg/m)含量(%)标(%)531.50.3O173527203.83.6
4、表5.膨润土物理性能指标600读滤失量动切力湿度湿筛分析干筛分析值/T(m1)(Pa)(%)(200目筛余)(200目筛余)12O23.04.46.71.O950二,混凝土配合比设计防渗墙混凝土一般采用C8c15砼,抗渗>S6,坍落度18cm22cm,水泥用量300kg/m.350kg/m.,膨润十掺量不大于20%.依据以上原则初步拟定以水泥用量300kg/m.为基准,上下浮动后进行配合比试验设计(见表6).表6.配合比试验设计编号防一1防一3防一4防一5水胶比O.65O.75O.650.63水灰比O.780.9OO.77().77水(kg/m.)234234230268水泥(kg/m)
5、300260300350砂(kg/m.)5635295475Ol石子(kg/m)11431l75l2191168膨润土(kg/m)60525476木钙(kg/m)l_51.31.21_4三,试验结果分析各配合比混凝土的各项性能指标见表7.对于18cm22cm的大坍落度,低弹性模量的塑性混凝土,外加剂选用木钙可以满足要求,从试验结果可以看出掺量超过0.4%JJ减水率减小.表7.各配合比各项性能指标编号防一l防一3防4防一5膨润土掺量(%)2020l821.7木钙掺量(%)0.5O.5O.4O.4坍落度(cm)9l421.520扩散度(cm)24263634初凝时间(min)l080fff终凝时间
6、Onin)1428R7强度(MPa)12.99.8l2.2l4.9R28强度(MPa)17.Ol4.42O.7l8.9抗渗标号>S16>SlO>S10>S1O混凝土容重(kg/m3)228023l02290234083GansuNongye甘肃农业2011年第06期(总299期)0.65的水胶比,膨润土掺量从1896增长到20%,混凝上强度从20.7MPa降至17.OMPa,这说明混凝土强度随膨润土的掺量的增加而降低,曲线符合线性变化规律(见图1).膨润土的掺量对防渗墙塑性混凝士的性能影响较大,在选择膨润土掺量时,应在同水胶比的条件下确定膨润土掺量与强度的关系.膨润土掺
7、量在20%时,水灰比从0.78ft至0.90,混凝土强度从17.OMpa降至14.4Mpa,这符合随水灰比减小而增大的规律(见图2).r一;_20一1200leej,jjm0J.,j.图I.膨润土掺量与抗压强度关系图2.水灰比与抗压强度关系将膨润土看做掺合材料,依据jGJ552000普通混凝配合比设计规程,GB5020492混凝lt结构工程施工及验收规范,强度标准差0取4.0,试配强度:f.fk+1.645o=10.0+1.6454.0=16.58Mpa水灰比:W/C:afee/(fc+aabf.)粗骨料为5mm31.5mm卵石:a取0.48,ab取0.33,f.取16.58Mpa,f.取水泥
8、实测值38.7Mpa.计算水灰比为:w/c:o.4838.7/(16.58+0.480.33X38.7)=O.82将计算水灰比上下波动0.05为0.77O.87,与从水灰比与强度关系曲线上可查得实际所用水灰比为0.79,试验结果正好在范围之内.由此可以得出这样的结论,掺膨润土的混凝土在配合比设计中水灰比的计算仍可参照普通混凝土进行设计.塑性混凝土胶凝材料的含量较大,在粗,细骨料级配良好的情况下和易性较易满足要求,应选用小砂率,减小用水量,节约胶凝材料.掺膨润土的混凝士,抗渗性能明显比普通混凝土高.四,结语防渗墙塑性混凝土在配合比设计中,水灰比的计算,配制过程先按普通混凝土配合比进行设计,然后绘
9、制水灰比与强度之间的关系曲线.由关系曲线确定所用水灰比,在此过程中可假设膨润土对混凝土强度无影响,视为掺合材料.在水胶比相同情况下,采用不同的膨润土掺量配制混凝土,确定出膨润土掺量与强度之问的关系.综合考虑以上两个因素,确定塑性混凝土基准配合比,试配成型,选出最优配合比.(责任编辑张顺全)(J:接第82页)探试验资料,做出覆盖冲积层的地质剖面图,进一步查明各层颗粒级配,渗透系数和允许渗透坡降等.一般应满足的四个条件:一是铺盖F卧冲积层内渗透坡降,不能超过冲积层土沙的允许渗透坡降,达到地基渗透稳定;二足通过铺盖的渗透坡降不能超过铺盖土的允许坡降,达到铺盖填渗透稳定;三是下游渗流出逸处的剩余水头不
10、至于产生渗透破坏,达到渗流出口渗透稳定;四是渗流量小于允许损失量,达到渗流损失量最小.这四条中,以第一条最为重要.为了满足上述四条的要求,正确的加固设计主要是确定补强的长度,厚度,密实性及渗透性.铺盖长度应保持一定的水平渗径,防止接触冲刷及内部管涌,并结合下游排水减压设施,使出逸坡降小于允许值.铺盖有效长度是指增加铺盖长度虽然可以减少自铺盖前端进入坝基的渗流量,但通过铺盖本身渗入坝基的渗流量却相应地增大,在达到有效长度后,再增加长度就不再减少渗流量.铺盖有效长度是随铺盖不透水性增加而减小,随铺盖厚度,坝基深度,坝基渗透性及水头的增加而增长.铺盖长度一般为5倍8倍水头,虽水头较大,砂砾石层较深时
11、则采用8倍1O倍水头.均质坝底为不透水轮廓的,铺盖长度可适当减短.对地质层次复杂的,最好根据电拟试验来确定.铺盖厚度与密度应满足铺盖本身的渗透稳定的要求,而不至于被水头渗透力穿破.一般采用碾压施工时,铺盖前端厚度为0.5m1.Om,末端与坝体结合处厚度为1/61/10水头,均质坝体可稍溥些.如上料透水性大,密实度较低,GansuNorEjye84还应加厚.铺盖透水愈小,厚度愈大,防渗作用愈好.一般应是地基的几百分之一,甚至上千分之.铺盖加固应严格控制质量,特别是接触部位,更要保证质量.铺盖与地基接触处,如地基透水性大,级配差的砂砾石层则应加铺反滤层,以免水库蓄水后加固的铺盖重复发生裂缝,塌坑等
12、.在加固铺盖时,应采用碾压法施工.在特殊情况下,如不能放空水库时,也可利用水中倒土,深水抛土,冰上凿孔抛土及人工放淤等方法,但只能作为加固的辅助手段.第二,排水减压设施加固.排水减压设施一般采用导渗沟,减压井及水平盖重压渗等设施.对导渗沟的加固应根据设计要求,严格掌握层问关系,防止导水沟淤堵.一旦发生淤堵情况或局部破坏,应及时清除和翻修.导渗沟的断面应满足正常排除渗水的要求,不足者,予以扩大.导渗沟还应有一定的纵坡和排水出路,如发现有积水,应及时加以整修,使渗透水能够及时地排除.对减压井的加固主要解决井内淤塞,起不到减压作用的问题,应及时冲水清理,但不要破坏井壁反滤层,以免失去反滤作用.还要防止人为地向井内投小块石,如已发现,应及时设法清除,并加强井口保护,以防再次发生.对水平压渗盖重设施的加固,如发现反滤层失效或压渗厚度不够,就及时翻修,满足设计厚度.(责任编辑张顺全)
