塑性混凝土在水利防渗工程中的应用.pdf
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1、第 3 9卷 第 1 0期 2 0 1 2年 1 O月 建筑技术开发 Bui l d i ng Te c hn i q u e De v e l o p me n t Vo 1 39, No 1 0 0c t 2 01 2 塑性 混凝 土在水 利 防渗工程 中的应 用 钟从 高 ( 江 苏淮 阴水利建设 有 限公 司 , 江 苏 淮安 2 2 3 0 0 0 ) 摘要 塑性混凝土作为一种新型的混凝土材料 , 可广泛 的应用 于各 种水利 工程 的防渗工程 中。从 塑性混凝 土 的材 料组成 出发 , 给出了塑性 混凝 土配合 比设计 的主要注 意点 。简要介绍 了塑性混凝 土的基本特征 , 并
2、就塑性 混 凝 土防渗墙技术在 国内外 的应用及发展情况作 了简单 的介绍 和 比较 , 提 出塑性混凝土 防渗墙技 术有待进 一 步 的研 究 。 关键词 塑性混凝土 ; 配合比设计 ; 特点 ; 防渗墙技术 【 中图分 类号 T U 5 2 8 5 3 【 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 2 ) 1 0 0 0 2 7 0 3 在 水利 水 电 工程 中 , 大 坝 防渗 工程 主要 采用 混 凝土防渗墙。刚开始的时候 , 防渗墙材料主要是采 用常规的混凝土 , 亦称刚性混凝土。经过多年的研 究 和实 践发 现 , 刚性混 凝 土 防 渗墙 在 防
3、渗 方 面存 在 很 多缺 陷 。由于 刚性 混凝 土的强 度大 、 弹性模量 大 , 在外荷载的作用下, 变形小 , 其应力应变关系与墙体 周 围的土体 变形 关 系存 在 着 较 大 的差 异 , 因而 在 防 渗墙体 内产生大量地有害裂缝 , 使墙体本身的防渗 性能 降低 。另外 , 刚性混 凝 土 的强 度高 , 对 于防渗墙 的拆 除重建 工程 相 当复 杂 , 从 一 定 程度 上 限制 了施 工 的进 度 和提高 了施工 成本 。 塑性混凝土是一种以膨润土、 粘土等柔性掺合 材料 取代 普 通 混 凝 土 中大 部 分 水 泥 而 形 成 的低 弹 性 、 低 强度 的 防渗墙材
4、 料 , 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 模 量 和 良好 的塑性 变 形 特 性 , 能 与周 围地 基 围岩 协 调 变形 , 另外 塑 性 混 凝 土不 仅 能 保证 足够 的力 学强度 , 而且 抗渗 性尤 佳 , 因而在水 利 水 电工程 中得 到 了广 泛 的应用 。 1 塑性 混凝土 的材 料组成 及配 合 比设计 1 1 材 料组 成 1 ) 水 泥 水泥与水拌和形成水泥浆体 , 其主要作用是把 砂 、 石骨 料胶 结成 为一个 整体 , 经凝 结硬化 后形 成具 有 一定 强 度 的
5、塑性 混 凝 土 。水 泥 用 量 对 塑 性 混 凝 土 的强度有 着决 定 性 的影 响 , 目前 己建 成 的塑 性 收稿 日期 : 2 0 1 20 71 5 作者简介 : 钟从高( 1 9 7 7 一 ) , 男 , 江苏淮安人 , 毕业 于扬州大学 , 本科学 历 , 工程师 , 现从事水利工程建设工作 。 混 凝 土防渗 墙 中使用 的水 泥 有 矿渣 水 泥 、 粉 煤 灰 水 泥和普通水泥等 , 水泥等级从 3 2 5 5 2 5不等。 2 ) 膨润 土 膨润 土是 一 种 特殊 的粘 土 , 具有 吸水膨 胀 软 化 和失 水收缩 干裂 的 特 点 , 其 矿物 成 分 以
6、强 亲水 的 蒙 脱石 和伊 利石 为主 , 膨 润 土 的微 观 结 构 实 际上 是 其 粘土 颗粒 组 合 排 列 而 成 的 结 构 特 征 。膨 润 土 细 颗粒 掺入 塑性混 凝 土 中硬 化 后 , 会 形 成性 质不 同 的 有限单元体, 这些有些单元体可以看成含有许多缺 陷和 空 隙的相 非均 质 复 合材 料 , 当塑 性 混凝 土受 到 外 力是 , 这些 空隙 邮箱受 压变形 , 这 就从 一定程 度延 缓 了应力 的增 长 , 而增加 了变形 , 当荷载 达到一 定值 后 , 缺 陷和空 隙闭 合 , 骨 料 开始 承 受 荷 载 , 此 时塑 性 混凝 土还 并没
7、有被 破 坏 , 这 就 是膨 润 土加 入后 增 大 塑性 混凝 土 的应变 变形性 能 的机理 。 3 ) 细骨料 塑 性混 凝 土 要求 细 骨 料 的细 度模 数 要适 中 , 且 级 配 良好 。细度摸 数过 大虽 然能 提高塑 性混凝 土 的 强度 , 但也容易出现泌水和离析现象。而如果用 细 度 摸数 过小 , 则水 泥 用量 增 大 , 因此 , 配 制 塑 性混 凝 土时 , 细骨料 宜选 用 中粗砂 。 4 ) 粗骨料 塑性 混凝 土 应 具有 较 大 的变 形 能 力 , 又具 有 相 应 的强度 。因此 , 粗 骨 料 的用 量 和 粒 径 大小 对 此 影 响较 大
8、。如果 粒 径 过大 , 塑性 混 凝 土 的 强度 和 变 形 性能将会明显降低 , 对于塑性混凝土 , 粗骨料的粒径 一 般 在 52 O 1 T I 粒级 。粗 骨 料 的级 配应 符合 要求 , 否则 会 影 响 塑 性 混 凝 土 拌 和 物 的 流 动 性 和 水 泥 用量 。 2 7 第 1 0期 钟从 高: 塑性混凝 土在水利 防渗工程 中的应用 第 3 9卷 5 ) 水 拌制塑性混凝土要求使用不含腐蚀性介质的洁 净的天然水 。拌和物的水灰 比较大时 , 混凝土的和 易性和流动性较好 , 但水的用量不宜过多, 否则坍落 度和 扩散度 将会 很大 而不 能满足设 计要 求 。 6
9、 ) 外加 齐 0 为 了改 善塑 性 混凝 土 拌 和物 的 和易 性 , 减少 水 泥用 量 , 可 掺入 一定量 的外加 剂 , l, J J t l 剂 按使用 效果 分为 减水剂 、 引 气剂 , 防渗剂 , 促凝 剂等 。 。 。 1 2配合 比设 计 1 ) 水胶 比 。水 胶 比是 塑 性 混 凝 土 配 合 比设 计 中一 个十分 重要 的参数 。与普通 混凝土 的水胶 比相 比 , 塑 性混凝 土 的水胶 比一般 比较 大 , 在 国 内塑性 混 凝土工程 中水胶 比的范围亦在一般在 0 71 3之 间 , 而 国外 的更大 , 甚至 能 达 到 2 0 。影 响水胶 比
10、的 因素有 很多 , 粘土 、 膨润 土 的用 量及 产地都 会对水 胶 比大小 产生影 响 。 2 ) 砂率 。砂 率 对 塑性 混 凝 土 的 弹 性 模 量 影 响 较 大 , 同时对 塑性 混凝 土的用水 量 、 和易性 、 强度 、 造 价 均有 影 响。 因此在塑 性混凝 土 的配合 比设计 中应 考 虑砂 率这个 因素 。一 般情 况 下 , 砂 率范 围咋 4 0 6 0 之 间 , 特殊情 况 下可达 到 1 0 0 。 3 ) 单 位用 水量 。 由于膨 润 土 的 加入 , 增 加 塑 性 混凝土的单位用水量 , 单位用水量不够容易导致塑 性混 凝 土工作 性 能 降低
11、, 因素 塑性 混 凝 土 需要 很 大 的单 位 用水量 , 通 常在 3 0 0 k g m 左右 。 4 ) 水泥用量。与普通混凝土相 比, 塑性混凝土 的水 泥 用量大 大 降低 , 由 于掺 入 的膨 润 土 、 粘 土 、 粉 煤 灰 等掺合 料也 具有 胶 凝 性 , 因此 塑性 混 凝 土 的水 泥用 量可 降低一 半 , 通 常情况 下 为 6 O1 6 0 k g m 之 间。 2塑 性混凝 土 的基本 特点 塑性 混凝 土 的拌和 物是 由水 泥 、 水 、 砂 、 石 、 膨润 土及一 定量 的外加 剂 , 按一定 比例 配置而 成 的 , 与普 通混 凝 土类似 ,
12、塑 性 混凝 土 系 由胶凝 材料 、 膨 润 土 、 外 加剂 和 水 等 多 元 材 料 复 合 而 成 。 因而 与 普 通 混 凝 土相 比 , 具有 以下 优点 : 1 ) 弹性模 量 低 。 由于 在 原 材上 , 塑性 混 凝 土 中 加 入 的膨润 土 , 这 就 极 大 的增 加 了 塑性 混 凝 土 的 塑 性 , 降低了其弹性模量 , 使其具有 良好 的变形能力 。 而且 对于绝 大 多数 的 土体 来 说 , 都 可 以通 过 优 化 塑 性混凝土的配合 比, 设计出与土体弹性模量相近的 塑性 混凝 土防渗 墙 。 2 ) 抗 裂性 能 更 好 。 由于 塑 性 混 凝
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