防渗墙塑性混凝土抗压性能的影响因素研究

贾 佳

（辽宁省康平县水利局，辽宁康平 110500）



防渗墙塑性混凝土抗压性能的影响因素研究

贾 佳

（辽宁省康平县水利局，辽宁康平 110500）

【摘 要】塑性混凝土防渗墙具有较低的弹性模量、较好的防渗性能和较大的变形能力，其抗渗性能已经接近甚至超过普通刚性混凝土，因而在水利防渗工程中发挥着重要的作用。但是，由于塑性混凝土中添加了黏土、膨润土，因此其抗压强度较低，这对墙体的变形是不利的。因此，塑性混凝土抗压强度试验研究，是塑性混凝土防渗墙研究的关键，可为工程中的应用提供可靠的依据。

【关键词】塑性混凝土；水胶比；水泥用量；养护龄期；抗压强度

水利工程防渗通常采用混凝土防渗墙。自20世纪50年代以来，混凝土防渗墙技术逐步发展成熟。随之也带来一些问题，其中最突出的是：普通混凝土作为防渗墙的墙体材料时，因其具有刚性，与周围岩土体变形协调存在较大的差异，导致墙体产生裂缝，防渗效果降低，严重时会失效。为了解决这一问题，近年来对塑性混凝土技术进行了较多的研究和应用，能很好地解决防渗墙的开裂问题。塑性混凝土由黏土、膨润土等替代部分水泥，与砂、石子、水等经搅拌、浇筑、凝结而成，是一种柔性材料，具有良好的和易性、较低的弹性模量和较好的防渗性能。塑性混凝土的和易性好，扩散度较大，凝结时间较长，在浇筑时不易堵塞输浆管道；其弹性模量较低，并且可以人为进行一定程度的改变；其抗渗性能已经接近甚至超过普通刚性混凝土。但是，由于塑性混凝土中添加了黏土、膨润土，因此其抗压强度较低，这对墙体的变形是不利的。因此，塑性混凝土抗压强度研究是塑性混凝土防渗墙研究的关键，可为工程应用提供可靠的依据。

1　混凝土配合比设计

黏土和膨润土具有吸水性强、不易分散的特点，加入到塑性混凝土中，就需要更多的水来使其均匀分散，不形成团块；将更多的砂加入到塑性混凝土中，可以降低其弹性模量，但是也需要更多水量；由于黏土和膨润土替代了部分水泥，因此塑性混凝土中水泥用量较少，水胶比较大，加入适当的外加剂可以减少水的用量和降低弹性模量。要达到塑性混凝土防渗墙与周围岩土体协调变形的要求，塑性混凝土应具有低强度、低弹性模量、大坍落度和大扩散度的特点。为进行塑性混凝土的配合比设计，首先要对混凝土达到的技术参数进行规定，见表1。

表1　配合比设计技术参数

根据表1的设计技术参数，对塑性混凝土按照三个配合比进行试验，对7d和28d的试件进行标准养护，在达到试验龄期时对相关参数进行测定，并对试验结果进行分析，以确定合适的配合比，结果见表2。

表2　塑性混凝土配合比设计结果

2　混凝土的抗压强度试验

2. 1试验流程

试验按《水工混凝土试验规程》（SL 352—2006）要求进行，试件是边长为15cm的正方体试块，试验流程如下：

a.将试块放到养护室中，直到达到试验要求的龄期，并用湿布等覆盖保湿。

b.将养护后的试件擦拭干净，测量其长、宽、高，测量精度为mm量级。对于有严重缺陷、承压面与相邻面不垂直度超过±1°或者承压面的不平整度大于试件边长0. 05%的试件，应废弃。

c.将试件放置在压板中央，为保证试验的准确性，在试件与压板间放置钢垫层，当试件的承压面与顶面相互垂直时，启动试验设备，如果钢垫板和压板接触时发生明显偏斜，应立刻调整球座，保证试件均匀受压。

d.设备施加的载荷均匀增加，试件发生破坏的表现形式为：试件出现迅速变形，此时应该停止加载，当试件彻底破坏时，记录下破坏荷载值。

e.抗压强度试验结果由混凝土抗压强度公式计算得到：

式中 fcc——混凝土的抗压强度，MPa；

P——彻底破坏对应的荷载，N；

A——混凝土试件的承压面积，mm2。为保证试验结果的准确性，每个试件进行3次测量，取3次试验结果平均值作为最终试验结果。当单次结果与最终结果间的误差超过±20%时，认为该次试验数据无效，需补做第四次试验，直到得出有效试验结果。

2. 2抗压性能的影响因素

塑性混凝土的材料及用量、试验条件等均对其抗压强度有影响。为了找到不同材料及其用量、试验条件等对塑性混凝土抗压强度的影响规律，进行了抗压试验，并对试验结果（见表3）进行了相关的分析。

表3　抗压强度试验结果

2. 2. 1水胶比的影响

根据表3中前三组的试验结果，进行回归分析，得到塑性混凝土7d龄期和28d龄期的抗压强度与水胶比关系，如图1所示。

图1　塑性混凝土抗压强度与水胶比的线性关系

由图1可知：随着塑性混凝土水胶比的增大，其抗压强度逐渐减小，两者呈线性关系。其机理是：由于水胶比的增大，超过了混凝土水化反应的需要，混凝土中自由水增多，在硬化过程中，水分蒸发，从而在混凝土内部形成空隙，使其抗压强度降低。

对表3中后三组的结果用式（2）和式（3）进行线性回归分析，结果见表4。

表4　抗压强度与水胶比线性回归方程验证结果

由表4可知：DZ-1试样7d和DZ-3试样28d的线性回归结果与实际结果差异较大，其他的结果较接近。要进一步推导出比较完善的回归方程，则应通过增加试验组数等方法来实现。

2. 2. 2水泥的影响

根据表3中的试验结果，进行回归分析，得到塑性混凝土7d龄期和28d龄期的抗压强度与水泥用量关系，如图2所示。

由图2可知：随着水工混凝土中水泥含量的增大，其抗压强度逐渐增大。其机理是：由于水泥用量的增加，水泥发生水化反应，形成了

图2　混凝土抗压强度与水泥用量的关系

C-S-H等胶凝物质，从而形成硬化浆体，使混凝土中胶体强度增加，抗压强度提高。当然，在塑性混凝土中需控制水泥用量，否则会影响塑性混凝土的塑性。

2. 2. 3养护龄期的影响

根据表3中的试验结果可知：随着养护龄期的增长，塑性混凝土的抗压强度逐渐增大。其机理是：在养护前期，塑性混凝土发生塑化反应，黏土中的蒙脱石和高岭石等矿物吸水膨胀，这一阶段混凝土的强度增加很慢，甚至会有所降低，随着龄期的增长，塑化作用减弱，固化作用增强，混凝土的强度逐渐增加。

3　结 语

为了找到不同材料及其用量、试验条件等对塑性混凝土抗压强度的影响规律，进行了抗压试验，并对试验结果进行了相关分析。结果表明：随着塑性混凝土水胶比的增大，其抗压强度逐渐减小，两者呈线性关系；随着塑性混凝土中水泥用量的增加，其抗压强度逐渐增大；随着养护龄期的增长，塑性混凝土的抗压强度逐渐增大。■

参考文献

［1］ 庞建平，董丽，丁建林.上西山水库除险加固工程大坝混凝土防渗墙配比试验研究［J］.水利建设与管理，2013（5）：41-44.

［2］ 舒德春，王萍，聂军洲.湖北梅川水库主坝防渗墙塑性混凝土施工工艺及质量控制［J］.水利建设与管理，2012（3）：21-24.

［3］ 谭进轩.水库大坝混凝土防渗墙施工技术探究［J］.中国水能及电气化，2015（8）：18-21.

［4］ 张慧莉，田堪良.水工混凝土抗劈拉模型分析研究［J］.人民长江，2010（14）：76-79.

［5］ 杨西林，张忠东，黄云.下坂地水库沥青混凝土心墙砂砾石坝及基础处理设计［J］.水利规划与设计，2012（6）：50-53.

Research on the influence factors of Plastic concrete comPressive ProPerty in cut-off Wall

JIA Jia
（Liaoning Kangping Vounty Water Vonservancy Bureau，Kangping 110500，Vhina）

Abstract：Plastic concrete cut-off wall has lower elastic modulus，better anti-seepage performance and larger deformation ability. Its anti-permeability performance has been closer to or even higher than ordinary rigid concrete，thereby playing an important role in water conservancy anti-seepage project. However，since plastic concrete is mixed with clay and bentonite，the compressive strength is lower，which is adverse to wall deformation. Therefore，research on compressive strength of plastic concrete is critical for studying plastic concrete cut-off wall，which can provide reliable basis for the application in project.

Key Words：plastic concrete；water-cement ratio；cement content；curing period；compressive strength

DOI：10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2016.02.013

中图分类号：TV431

文献标识码：A

文章编号：1673-8241（2016）02-0041-03