苏丹上阿特巴拉塑性混凝土配合比设计和质量控制

马明 雷颖

摘要：塑性混凝土作为一种新型的防渗墙墙体材料，在防渗墙工程中得到了普遍的应用。为满足工程要求的强度、弹性模量、渗透系数等指标，对塑性混凝土进行了配合比试验，选出了符合工程要求的施工配合比，在施工中总结塑性混凝土的质量控制。

关键词：苏丹上阿特巴拉 塑性混凝土 质量控制

中图分类号： TV331 文献标识码： A

1．工程概况

上阿特巴拉河大坝枢纽工程Burdana大坝主坝为粘土心墙坝，坝高51.3米，河床防渗墙起止桩号是CHB1+376～GHB1+532。工程量大约4000m2。根据勘探结果，河床地层划分为4层，主要是细砂层和中砾石层，少量淤砂层和砂岩。

2．塑性混凝土的配合比设计

对比国内外塑性混凝土规范，在国际规范上很多性能指标要求更严格，此塑性混凝土性能指标对比见表1。

表1 塑性混凝土性能指标对比表

2.1塑性混凝土的设计要求

2.1.1强度要求：塑性混凝土特点是低强高弹，本工程要求的塑性混凝土单轴抗压强度为1.0MPa，最大不超过1.5MPa，28天后典型的正割弹性模量E50 小于 300MPa。28 天后系列正割弹性模量E50小于200MPa。侧限压力200kN/m2。破坏应变≥3.5%，在三维的CD（固结排水） 测试中，侧限压力（σ3=200/400/600kN/m2）。在三轴压力室渗透性低于10-8m/s。

2.1.2施工要求：考虑到导管和拔管的要求，混凝土坍落度要在200-240mm。

2.1.3其它要求（技术条款）

要求塑性混凝土坍落度损失6小时后不低于160mm；

2．2 塑性混凝土原材料选用

2.2.1水泥

本工程选用巴基斯坦ThattaOPC42.5N水泥，强度富裕系数在1.1左右。各项技术指标满足DIN EN 197要求。

2.2.2膨润土

膨润土含量将主要影响现浇混凝土的稳定性和硬化塑性混凝土的可变形性。本工程选用印度Indian Muds&Chenicals生产的膨润土。主要检测指标是液塑限，细度等。经第三方Bureau Veritas检测结果完全合格。

2.2.3骨料

骨料采用当地Jebal Aklait石料场，经人工骨料生产系统破碎筛分所得砂石骨料。混凝土采用一级配，骨料最大粒径不超过16mm。砂子采用中砂，细度模数控制在2.8左右。

2.2.3外加剂

本工程选用江苏博特生产的SR（1）型缓凝剂，主要目的是为了延长混凝土的初凝时间，保证混凝土浇筑质量。

2.2.5.水：采用满足拌合用水要求的水。（满足BS EN1008要求）

3．配合比设计试配情况

水灰比对塑性混凝土（包括现浇和硬化混凝土）的性能都有很大影响。和易性应高，但必须避免现浇混凝土的泌浆及离析。一方面为了防止侵蚀，硬化的塑性混凝土应达到最小单轴强度；另一方面也不能超过最大限度，因为必须达到合同中“割线弹性模量”要求的变形。因此，水灰比的范围应在2.6到3.2之间。配合比试验分两步进行，先是进行塑性混凝土的强度试配，因为强度较低，对混凝土不能按常规的混凝土配合比试验方法来进行，膨润土提前24小时进行膨化处理，机械拌和，进行新拌混凝土的坍落度和坍损试验，人工插捣成型，试模规格为Ф100×200，静置48小时后拆模，养护室水中静养到相应齡期，在土工室的UCS试验机上进行试验。待满足强度试验后，重新拌制，进行三轴，渗透等试验。

塑性混凝土配合比表3-1

综合各方面试验结果比较，最终选择PC-B -06-R-1.5配合比作为施工配合比。

4．混凝土现场浇筑和质量控制

混凝土配合比先在拌和楼进行试拌试验，进行常规新拌混凝土检测。首先是膨润土的膨化准备，膨润土和水的比例为1：9，经过测试比重在1.06，且能满足泵送条件，因塑性混凝土用水量在420公斤，除去膨化需要的水量，实际用水量很小，所以必须控制好砂料的含水率，也避免实际的用水量超过配合比的用量。现场浇筑注意混凝土的上升高度，上升速度最好为15～25厘米/分钟。在混凝土浇筑前，应下降水下浇注管与底部接触，然后提高最多50厘米。启动（或第一次浇筑混凝土）应避免水下浇注管内的泥浆污染混凝土，在向导管中注混凝土时可先放入一个临时的塞子通过导管。启动后，混凝土导管的底座应一直保持在泥浆槽内新浇混凝土水平面以下3～4米。在混凝土浇筑期间，泥浆槽的膨润土泥浆水平面应一直保持在导水墙顶端边缘以下不低于0.5米处。塑性混凝土尽量保证连续浇筑，混凝土导管给料应分布应相等，保证槽内混凝土水平面一直保持水平，最高点与最低点差不于1米。同时随着混凝土在槽段面内上升，应及时用泵从槽中抽取膨润土泥浆。按规定对一序槽和二序槽进行取样试验，硬化混凝土试验内容交错进行。

5．现场试验结果

工程防渗墙共38个槽段，一序槽P1-P19,二序槽S1-S19，通过现场取样，进行了塑性混凝土坍落度、抗压强度、渗透系数、弹性模量，耐冲刷（针孔试验）等指标的试验。

5．1 坍落度、扩散度

按现场工程师要求，每车现场都进行坍落度检测，一般在20～22cm 之间，全部满足设计要求。

5．2抗压强度

为了保证试验结果可信，表面和底面应平行。因此需加盖一层薄硫层。柱状样品的表面和底面平整需使用精确的测量工具进行核查。无侧限抗压试验应为应变率约0.2%/min的应力-应变控制试验。随后在现场实验室进行的常规质控试验也应使用与实验室所用的相同比率。塑性混凝土抗压强度测定结果见图5.2

从试验结果看，最大值为1.3MPa，最小值为0.6 MPa，平均值0.75 MPa，满足设计要求。

5．3渗透试验结果

渗透试验应采用定水头法在柔性壁渗透仪（三轴室）内对样品（通常3组）进行，通过在排水线顶部底部使用约400千帕的反压确保三轴室内每一样品的饱和度。压力计范围应高于反压20-40千帕。饱和后，应通过将压力增加至500千帕，同时持续施加400千帕的反压从而对样品的压力巩固至持续有效的100千帕。巩固后，对样品进行试验，水力梯度i=100。渗透因数为20度时的因数。所取十组试样，渗透试验结果均在小于10-8。因为试验仪器有限，所做试验较多，故到后期试验试块超龄较多，但试验结果满足要求。

5．4三轴试验

三轴试验使用SY30-2型三轴渗透试验仪。按要求在各个围压条件下进行三轴试验。实验结果如下表

从结果看应变都大于设计的3.5%，E50弹模基本都在200以下，总体情况基本满足设计要求。

5．5冲刷试验（针孔）

所谓针孔是在直径150mm，高300mm的样品中心插入长度应为240mm左右其直径约为16mm的涂脂钢管。为了确保与水管紧密连接，针孔（60mm）剩余部分被钢管覆盖，该钢管预埋在露出圆柱样品外的现浇塑性混凝土内。塑性混凝土内制备针孔的钢管需在塑混凝土凝结后立即取出。淡水养护28天进行针孔试验时在4-5bar压力下进行冲蚀试验，每半小时测定失重率直至结果两小时恒定不变。在任何情况下，该试验最迟5小时后测定。试验结果显示抗冲刷良好。

6．结语

一、塑性混凝土在国内虽已得到广泛使用，但与国外相比，本工程所采用的塑性混凝土强度是国内塑性混凝土强度的1/2左右，强度低，弹模小，极限应变大，在低强低弹方面还可吸收国外工程的先进经验，改良后推广。

二、本工程所用的塑性混凝土渗透系数小，适用各种规模的防渗墙。

三、在推广这种塑性混凝土的同时，根据国内工程的特点，可修订现有的防渗墙施工规范，特别是塑性混凝土配合比方面的内容。