混凝土防渗墙成墙性能沿深度变化规律研究

吴永风，邹晨阳，陈 芳

(1.江西省水利科学研究院，江西 南昌 330029；2.江西省水工安全技术研究中心，江西 南昌 330029)

混凝土防渗墙施工过程中，其施工质量的控制存在诸多的盲点[1-6]，众所周知，混凝土防渗墙的物理力学性能一般在机口取样成型抗压、抗渗试件或对到达龄期后的墙体进行钻芯取样以检测抗压、抗渗性能，并以此检测结果作为评判混凝土防渗墙质量的重要依据，然而大量的工程检测数据表明[7-10]：同一槽(段)孔的混凝土防渗墙成墙后，其墙体抗压强度、相对渗透性系数随着其深度的变化而变化，即墙体抗压强度、相对渗透性系数随深度的增加而增加，然2者相关关系到底如何，沿深度变化率到底有多大，既无规范依据，也无试验依据，存在盲目性。

因此本文结合项目组承担的某水利工程项目防渗墙为例，通过大量的室内外试验，在统计分析的基础上，研究混凝土防渗墙实体抗压强度、相对渗透性系数以及机口取样随深度变化的规律。

1 试验方法

本次试验方法涉及混凝土试块、混凝土芯样抗压强度检测及混凝土试块相对渗透性系数、混凝土芯样相对渗透性系数检测，其中抗压强度检测依据SL352—2006《水工混凝土试验规程》[11]中4.2及7.7中有关要求进行。混凝土试块相对渗透性系数依据SL352—2006中4.22进行，混凝土芯样相对渗透性系数检测采用包芯法处理后，参照混凝土试块相对渗透性系数检测方法进行，其中包芯填充材料要求硬化速度较快，且硬化后本身不透水或经相应处理后不透水，填充材料与芯样黏结必须足够牢固。

本实验室采用试模内表面涂黄油，水泥砂浆填充配制，在混凝土相对渗透性试模内表面均匀涂刷黄油，将加工好的芯样侧面清洗并简单刨毛，待芯样无明显水珠时，将芯样放入相对渗透性试模中进行试验。

2 试验数据来源

根据施工进度安排，项目组于2014年12月23日、2015年1月7日、2015年1月26日赴某项目进行防渗墙机口取样，由于取样量大且需要按照深度进行取样，因此在取样进度上难度较大。通过为期2个月的现场跟踪取样，得出了其74#、79#、87#共3个槽孔的16组混凝土试块抗压强度及芯样抗压强度，取样深度为0～49.95m，主要分布在5个取样区间；得到了74#、79#、87#共3个槽孔的18组试块相对抗渗性系数及芯样相对抗渗性系数，取样深度为9.4～61.4m，主要分布在6个取样区间。图1为部分芯样展示，从所抽取的600余组来看，所抽取的芯样表面光滑，个别表面稍有孔隙，骨料分布均匀，满足试验要求。检测结果见表1—2，其中计算深度按照平均取样深度计算。

表2 混凝土相对渗透性系数检验结果

图1 部分芯样展示

3 试验分析

3.1 混凝土防渗墙抗压强度随深度变化规律

为进一步分析混凝土防渗墙抗压强度、相对渗透性系数沿深度变化规律，对同一槽孔相同深度下混凝土试块抗压强度、相对渗透性系数与混凝土芯样抗压强度、相对渗透性系数进行了变化率比较，其中抗压强度变化率为混凝土试块抗压强度与混凝土芯样抗压强度之差同混凝土试块抗压强度的比值，相对渗透性系数变化率为混凝土试块相对渗透性系数与混凝土芯样相对渗透性系数之差同混凝土试块相对渗透性系数的比值。根据检测得出的3个槽孔机口混凝土试块抗压强度、相对渗透性系数数据及相同部位(槽孔)混凝土芯样抗压强度、相对渗透性系数数据，分别绘制了二者抗压强度及相对渗透性系数变化率图，并采用最小二乘法对变化率进行了数据拟合。具体见表1—2，如图2—7所示。

从表1可以看出，3个槽孔机口混凝土试块抗压强度与混凝土芯样抗压强度变化规律基本一致，机口混凝土试块抗压强度大时，对应的混凝土芯样抗压强度大，反之亦然。

图2—4为3个槽孔抗压强度变化率曲线图，从图2—4中可以看出，74#槽孔抗压强度损失率在28.36%～30.52%之间，79#槽孔抗压强度损失率在28.83%～32.46%之间，87#槽孔抗压强度损失率在21.10%～26.12%之间。3个槽孔的抗压强度损失率呈明显的线性损失，拟合的相关系数R2在[0.8742，0.9221]之间，且深度越大，同一深度槽孔混凝土试块抗压强度与混凝土芯样抗压强度损失越小。

图2 74#槽孔混凝土抗压强度变化率

图3 79#槽孔混凝土抗压强度变化率

图4 87#槽孔混凝土抗压强度变化率

3.2 混凝土防渗墙抗渗性能系数随深度变化规律分析

从表2可以看出，3个槽孔机口混凝土试块相对渗透性系数与混凝土芯样相对渗透性系数变化规律基本一致，且随浇筑深度的增加，相对渗透性系数变化规律与强度变化趋势基本一致。

图5—7为3个槽孔相对渗透性系数变化率曲线图，从图中可以看出，74#槽孔相对渗透性系数损失率在41%～92%之间，79#槽孔相对渗透性系数损失率在39%～85%之间，87#槽孔相对渗透性系数损失率在42%～80%之间。从图5—7中可以看出，3个槽孔的相对渗透性系数损失率与抗压强度损失率保持一致，均呈现线性损失，拟合的相对系数R2在[0.9483，0.9762]之间，即随着深度的增加，损失率逐渐减小。即深度越大，同一深度槽孔混凝土相对渗透性系数与混凝土芯样相对渗透性系数损失越小。

图5 74#槽孔混凝土相对渗透性系数变化率

图6 79#槽孔混凝土相对渗透性系数变化率

图7 87#槽孔混凝土相对渗透性系数变化率

4 结语

文中结合工程实际，对混凝土防渗墙实体抗压强度、相对渗透性系数相对其机口取样抗压强度、相对渗透性系数损失程度随着其深度的规律进行了大量现场试验研究，但仍存在不足之处。

(1)现场实际取样深度最大为70m，这与防渗墙实际高程有一定的差距，下一步应扩大防渗墙深度现场试验，以期完善研究成果。

(2)受试验条件的局限，主要从混凝土抗压强度、相对渗透性系数2个角度进行比对试验研究，下一步将对混凝土抗冻性等性能的影响进行试验研究。