簡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，它廣泛應用于航道樞紐工程、水利水電工程及需進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。建設防滲作用的地下混凝土連續(xù)墻，我國開始于20 世紀50 年代末期，由于混凝土防滲墻在初期的發(fā)展中顯示了施工簡便，速度快，消耗少，防滲效果好的優(yōu)點，受到了工程師的普遍青睞和廣泛觀注。在科技工作者的努力下，我國的防滲墻技術(shù)不斷發(fā)展， 在各項水利水電工程、航道樞紐工程中建造的混凝土防滲墻不計其數(shù)，其中深度超過40m 的防滲墻有近50 道，總面積近60 萬m2 ，許多工程的難度在世界上都是罕見的。隨著混凝土防滲墻的廣泛應用。在80 年代初，我國開始對防滲墻體材料進行系統(tǒng)研究，剛性材料一般抗壓強度大于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樞紐工程是解決松花江礙航問題，改善通航條件，保證航道暢通，實現(xiàn)水運可持續(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)在大頂子山航運樞紐工程基礎處理中起著重要作用。在這里著重論述一下，應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。它具有適應墻體周圍土體變形模量，能較好地適應地基的變形，大大地減小墻體內(nèi)應力，避免墻體開裂同時還能節(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3 % ，和易性，穩(wěn)定性較好，初凝和終凝時間都比普通混凝土時間長，因而對混凝土澆筑十分有利。

1.2 對于齡期與強度的增長關(guān)系而言，塑性混凝土的抗壓強度早期增長速度較低，而后期增長速度較高，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度關(guān)系。

表1 塑性混凝土齡期與抗壓強度關(guān)系

1.3 　塑性混凝土的抗拉強度一般為抗壓強度1/7～1/12 ；

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

1.5 塑性混凝土的抗壓強度與變形模量基本上呈直線關(guān)系。(見表2)

表2 塑性混凝土的抗壓強度與變形模量關(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表3。

注: Ⅰ號混凝土配合比∶水泥84Kg ，粘土220Kg ，膨潤土15Kg

Ⅱ號混凝土配合比∶水泥110Kg ，粘土300kg ，膨潤土25kg

Ⅲ號混凝土配合比∶水泥80kg ，粘土140kg ，膨潤土50kg

1.7 在有圍壓情況下，塑性混凝土的極限應變值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變值見表4。

1.8 　普通混凝土養(yǎng)護后，完全干燥時的干縮量為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)還隨著時間的增長而降低，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 配合比對塑性混凝土抗壓強度和變形模量的影響

    水泥用量越多，抗壓強度越大，彈性模量也越大；在抗壓強度相同的情況下，膨潤土塑性混凝土的變形模量值最小， 粘土———膨潤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，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   配合比對塑性混凝土模強比的影響

    為提高塑性混凝土防滲墻的安全性，一方面應當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度，即降低模強比。當水泥用量增加時，塑性混凝土模強比增大；當水泥和膨潤土摻量相同時，使用高標號水泥使模強比降低。

2.3    配合比對塑性混凝土極限應變的影響

    水膠比增加，塑性混凝土的極限應變增大，水泥用量增加，塑性混凝土極限應變降低，隨膨潤土用量增加，塑性混凝土的極限應變也增加。

2.4 　配合比對塑性混凝土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，在滿足施工要求的前提下，應選小的水膠比。

3.2 　合理選擇水泥用量。

    一般1m3 塑性混凝土水泥用量80 ～170Kg ，應盡量選擇高標號水泥。

3.3  　應盡量摻入適量的粘土和膨潤土。

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  應選擇一級配粗骨料，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

4.1 　粘土的摻加

    一般運到工地的粘土都成塊狀，含水量也都不相同，如果采用過篩，曬干等方法處理將耗費過多的勞動力，最好制成泥漿，以泥漿形式摻入，但要保持泥漿的均勻，注意加水時扣除泥漿中的水分。

4.2 　膨潤土的摻加

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