低弹混凝土在某土坝除险加固中的应用(1)程力

摘要：防渗墙混凝土要求混凝土具有弹性模量低、变形性能好，能有效适应土坝坝体的变形。通过试验，对不同水胶比、不同膨润土掺量、不同细骨料种类的低弹混凝土进行试验，研究各种参数对低弹混凝土性能的影响，得出配制满足设计要求的低弹混凝土的配合比。

关键词：低弹混凝土 混凝土 弹性模量 防渗墙 抗渗性 应用

***水库位浙江省******苕溪支流南溪上，始建于1958年，是治理太湖流域水患的大型骨干水利工程之一。水库汇流面积258平方公里，总库容1.15亿立方米，大坝为粘土心墙砂壳坝，是一座以防洪为主，结合灌溉、发电、供水、养殖等综合利用的大（二）型水库。由于历史客观原因和工程运行时间的推移，在２００１年水利厅组织的大坝安全鉴定中，***水库被列为三类坝需进行除险加固。***水库大坝为粘土心墙土坝，其除险加固设计采用混凝土防渗墙作为大坝新的防渗体以提高土坝体的抗渗性，设计要求混凝土防渗墙的抗压强度等级为C8，弹性模量≤14000Mpa，渗透等级W4，坍落度为8~11cm。

一、原材料试验

试验所用水泥为安徽宁国海螺32.5R级复合硅酸盐水泥，掺合料采用膨润土，细骨料为天然河砂或石屑，粗骨料为一级配石灰岩碎石，各种材料的物理性能试验成果分述如下。

1．1水泥

试验所用水泥为安徽宁国海螺32.5R级复合硅酸盐水泥，其物理力学性能试验成果见表1。

表1    水泥物理力学性能试验成果

经试验，水泥各项物理力学性能指标均符合GB12958-1999要求。

１．２细骨料

试验所用细骨料为天然河砂或石屑，各项物理性能指标试验成果见表２，表3。

表２    砂料试验成果

表3    石屑试验成果

细骨料试验成果表明，天然砂的细度模数为3.0、石屑的细度模数为3.3，属于粗砂，含泥量满足水工混凝土拌和用砂有关规范要求。

１．３粗骨料

试验所用粗骨料为石灰岩碎石，石料级配为一级配，Ｄmax＝20mm，各项物理性能指标试验成果见表4

表4    粗骨料试验成果

粗骨料试验成果表明，本粗骨料含泥量等各指标均满足水工混凝土拌和用粗骨料要求。

１．         ４膨润土

试验所用膨润土为钠基膨润土，其细度为11.2%（按水泥细度试验方法）。

１．     5外加剂

试验用外加剂为浙江五龙化工股份有限公司生产的ZWL-B-2型引气缓凝泵送剂。

二、低弹混凝土基本参数的确定

根据本工程防渗墙的施工特点（采用人工开挖坝体，倒挂井护壁，人工振捣），因此工作面较小，施工难大较大，要求防渗墙混凝土拌和物应具有良好的和易性、粘聚性及一定的流动性，而做为防渗墙应具有弹性模量低、变形性能好的特点，能有效适应土坝坝体的变形。但由于现场施工进度要求试验室在一个月多的时间内，提供合宜的施工配合比。而本工程防渗墙混凝土的设计要求混凝土强度等级为C8、坝落度为9~11cm、弹性模量≤14000MPa，抗渗等级W4，根据资料分析国内同类型防渗墙混凝土设计弹性模量为≤15000Mpa，而施工实测弹性模量均在14000Mpa以上，因此本工程的设计要求是比较高的。在这么短的时间内，决定采用非常规的试验安排，根据有关经验，对不同水胶比、水泥用量、膨润土掺量、细骨料种类、含砂率等因素经优化直接进行一轮试验，能过试验成果分析，选定合宜的施工配合比，故确定以下参数。

2．１水胶比

水胶比是决定混凝土强度、抗渗性及耐久性等指标的重要参数，对于本工程防渗墙的混凝土应具有弹性模量低，较高的抗渗性能，并应具有Ｃ８的强度。根据实际细骨料采用天然砂时水胶比为0.68、0.70、0.72、0.74、0.75，细骨料采用石屑时水胶比为0.70、0.72、0.74、0.76等各种水胶比进行混凝土的抗压强度、渗透系数、及弹性模量等指标的试验。

2．2膨润土是以蒙脱石为主要成份的含水硅酸类，属无机非金属矿物，其颗粒一般较细，掺入混凝土中有利降低混凝土的弹性模量，但由于本工程要求防渗墙混凝土的强度较高，但细骨料细度模数又较大，故细骨料用砂时膨润土选择20%、25%、30%的掺量，细骨料用石屑时选择25%、30%、35%的掺量进行各项性能试验。

2．3砂率

砂率的变动将混凝土拌和物的流动性产生很大的影响，并对混凝土的弹性模量产生较大的影响，应选用较大的砂率，但由于工程工期紧，故混凝土中细骨料采用天然砂时选择50%的砂率，混凝土中细骨料采用石屑时选择60%的砂率进行不同水胶比和不同膨润土掺量的各项性能试验。

2．4用水量的确定

混凝土单位用水量的多少是控制混凝土拌和物流动度大小的主要因素，因此确定单位用水量应以混凝土拌和物达到能满足施工要求的流动度为依据。根据本工程设计要求坝落度应控制在9~11cm之间，并结合外加剂的减水性能确定混凝土细骨料采用天然砂时用水量为260~270kg/cm³之间，混凝土细骨料采用石屑时用水量为260~275 kg/cm³之间。

2．5外加剂的掺量

外加剂的掺量根据外加剂生产企业');">企业提供的掺量为胶凝材料用量的0.25%。

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