防渗墙塑性混凝土力学性能及抗渗性能研究
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浅谈水利工程塑性混凝土防渗墙设计摘要:塑性混凝土防渗墙具有低强度、低弹模和适应性等特性,因此被广泛应用在水利工程防渗加固中。
本文结合汕头某水利防渗工程实例,通过分析其渗透原因,对塑性混凝土防渗墙设计进行了分析。
关键词:水利工程;塑性混凝土;防渗墙设计随着我国经济和科学技术的快速发展,有效解决水利工程的防渗加固问题成为当务之急。
塑性混凝土防渗墙较混凝土防渗墙具有弹性模量低,适应变形能力强的优点,是土质坝基垂直防渗的首选形式。
还出于它具有良好的和易性和比刚性混凝土有较长的终凝时间,因而易于水下混凝土浇注。
同时由于其强度低,便于防渗墙槽接头施工和保证接头质量。
1工程概况某水电工程是一项中型跨流域调水发电工程,其水库枢纽利用天然地形条件,封堵暗河以山体作坝建库。
副坝基础古河道防渗与暗河拱堵头、山体防渗灌浆帷幕共同组成枢纽挡水建筑物。
该工程为Ⅲ等中型工程,挡水建筑物为3级。
副坝位于暗河右侧的古河道,利用古河道的原状冲洪积层和两岸的崩坡积体作为坝体材料,经开挖和局部回填形成副坝,副坝坝顶高程1185m,坝顶长度210m,坝顶宽13m,最大坝高7m。
古河道底基岩呈开敞“u”型。
最低基岩面高程1137m。
副坝防渗体采用塑性混凝土防渗墙,墙顶高程1181.5m,墙长193.2m。
墙厚0.8m,墙底最低高程1135.8m,平均墙深31.1m,最大墙深达45.7m。
2防渗体设计2.1防渗体的型式及布置防渗体采用塑性混凝土防渗墙,墙顶高程按水库设计洪水位l180.68m加安全超高确定为1181.5m。
墙底要求嵌入两岸及河床基岩内1.0m,墙底最低高程1135.8m。
2.2有限元计算2.2.1基本数据1)水库特征水位校核洪水位:1185.2m(P=0.2%)设计洪水位:1180.68m(P=2%)正常蓄水位:1180m汛限水位:1177m死水位:1140m2)塑性混凝土物理力学指标容重:2.0~2.3t/m3浮容量:1.0~1.3t/m3抗压强度:2~3MPa弹性模量:500~800MPa水力梯度:60抗渗:W6安全系数:K=6塑性混凝土非线弹性指标见表1。
关于塑性混凝土防渗墙浅谈一、工程概况长潭水库坝体为粘土斜墙砂砾石坝,坝址处河床覆盖层为第四系全新统洪积砂卵石(渗透系数K=4.3*10-3~0.35cm/s,属中等~强透水性)及上更新统冲洪积含泥砂卵石(渗透系数K=8.7*10-5 ~2.8*10-3cm/s,属弱~中等透水性)。
坝体斜墙粘土渗透系数K=2.12*10-6~2.35*10-4cm/s,属微~中等透水性,土质均匀性较差,局部物理力学指标如干密度、渗透系数不能满足规范要求。
大坝除险加固防渗设计采用80cm厚塑性混凝土防渗墙,最大深度67.25m,总长421m,截水面积18 300m2(布置形式见下图)。
二、造孔机械本工程采用钢绳冲击式钻机,这种机械不仅适用于一般的软弱地层,亦可适用于砾石、卵石和基岩,且结构简单,技术成熟,易于维护,因此尽管效率较低,在防渗墙施工中仍被广泛采用。
长潭水库除险加固工程由于工期紧、工程量大,为了满足进度要求,高峰期投入40台钻机,主要是CZ-22型和CZ-30型。
钻头大都采用十字钻头,这种钻头适用于砂卵石层、风化岩层及基岩,钻头磨损后可补焊修理。
少量采用空心钻头,为厚壁大直径无缝钢管,头部堆焊切割刃角,前端1/3处焊成翼翅。
抽排沉渣采用抽砂筒。
三、施工临时设施1、导向槽及施工平台导向槽是防渗墙施工之前修建的临时构筑物,主要作用是保护孔口的土体,防止坍塌。
综合考虑地质条件、施工方法、槽孔深度等因素,导向槽深度取1.2m,槽口宽度0.9m,底部和顶部均设置纵向受力钢筋,一旦导向槽下的土体坍塌,可形成连续或简支梁,确保钻机安全。
2、泥浆系统由于当地粘土料储量丰富,且粘粒含量高,适于制备泥浆,所以采用当地粘土制浆。
在右坝头布置制浆站,采用2m3卧式泥浆搅拌机制浆,并设沉浆池和储浆池。
3、混凝土系统本工程防渗墙混凝土量大,为提高浇筑速度,改善混凝土浇筑质量,采用两套自动化搅拌站,型号*,混凝土运输采用两台混凝土泵,型号分别为HB-60和HB-80。
清华大学学报(自然科学版)21/28 1998年第38卷J o urnal of T sing hua U niv ersity (Sci&Tech)第1期第88~91页 防渗墙塑性混凝土原状样渗透特性试验殷昆亭, 张建红, 李锦坤, 濮家骝, 傅文洵†, 靳满常†, 韩国清†清华大学水利水电工程系,北京100084; †北京市水利工程基础处理总队,北京100094 收稿日期:1997-01-30 第一作者:男,1944年生,试验师文 摘 为了检验已运行6年之久的十三陵抽水蓄能电站尾水围堰防渗墙塑性混凝土设计配方的合理性及其施工质量,对塑性混凝土原状样进行了渗透及力学特性的试验研究。
试验是在自行研制的塑性混凝土渗透仪上进行的。
该渗透仪的试样应力状态、渗透条件简单明确,渗透断面确定。
通过量测出某一时段、某一水力坡降下渗出的水量后,可计算出渗透系数。
试验还提供了该塑性混凝土主要的力学指标。
试验结果表明,该塑性混凝土配方设计是合理的,施工质量完全满足了设计要求。
关键词 渗透系数;塑性混凝土;防渗墙分类号 TV 431.9 十三陵抽水蓄能电站建于北京十三陵水库左岸。
它以十三陵水库为下池,上池建在蟒山之上,其目的是为北京地区提供调峰及备用电源。
抽水蓄能电站尾水围堰防渗墙是由塑性混凝土浇筑而成的,其渗透及力学性能是直接关系着电站尾水工程能否顺利实施的关键。
1 塑性混凝土1.1 塑性混凝土防渗墙塑性混凝土是由水泥、粘土、水、砂及石子等建筑材料拌和后浇筑凝固而成的块体[1]。
它具有较低的弹性模量及适中的力学强度,并可节省大量水泥,降低了工程造价。
为此,它已广泛应用于国内外中小水利及其临时工程的建设之中[2,3]。
十三陵抽水蓄能电站尾水围堰防渗墙是由塑性混凝土浇筑的。
围堰防渗墙墙顶高程为92.0m,最大墙高36.0m ,其基础深入基岩2.0m ,墙厚0.8m ,墙顶长270.0m ,墙体面积为6800m 2。
二期围堰防渗墙体材料研究与应用晏新春阮守照摘要三峡二期围堰防渗墙体采用了柔性材料和塑性混凝土,其施工配合比经过了试验研究、试验设计和应用复核阶段,最后投入实际使用,建成投运以来,经受到1998年8次洪峰的考验,堰体运行正常,说明防渗墙结构采用塑性混凝土和柔性材料防渗墙形式是科学的,墙体材料技术设计是安全合理的。
关键词防渗墙塑性混凝土柔性材料配合比三峡二期上、下游横向深水土石围堰,是三峡工程最重要的临时建筑物之一,其轴线总长2515.44m,最大堰高近90m,设计水位蓄洪量20亿m3。
围堰防渗结构采用混凝土防渗墙上接土工合成材料、下接帐幕灌浆的复合防渗心墙形式,其中上游围堰河床较深的地段采用两道混凝土防渗墙,墙厚1.0m,最大墙高73.13m(第一道墙)和73.35m(第二道墙),其它地段采用单混凝土防渗墙,墙厚为0.8m 和1.0m。
根据结构计算,柔性材料混凝土的技术指标为:抗压强度R28=4~5MPa,抗折强度≥1.5MPa,初始切线模量Ei≤1000MPa,渗透系数K<l×10-7cm/s,渗透比降J>80。
二期围堰实际完成塑(柔)性混凝土防渗墙共计8.51万m2,其中上游围堰防渗墙4.22万m2,下游围堰防渗墙4.29万m2。
此外,墙下帐幕灌浆1.26万m,上接土工合成材料5.86万m2,以及高压喷射灌浆0.246万m2。
三峡二期围堰防渗墙按原材料的性质具体分为风化砂骨料和天然骨料混凝土即柔性材料和塑性混凝土,其施工配合比经过了试验研究、试验设计和应用复核三个阶段。
1 试验研究阶段从1994年4月开始,三峡总公司技委会先后委托中国人民解放军54776部队,中国水利水电科学研究院,和以长江科学院为牵头单位的专题研究小组(成员单位有葛洲坝集团公司试验中心、清华大学水电系、中国水利水电基础工程局科研所),开展三峡二期围堰柔性材料混凝土配方的试验研究。
历时二年多,于1996年6月研究成果通过专家审定,并达到设计要求。
塑性混凝土材料特性研究及塑性混凝土防渗墙分析一:一、引言1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 研究意义二、文献综述2.1 塑性混凝土的定义2.2 塑性混凝土的应用领域2.3 塑性混凝土的特性研究三、材料特性研究3.1 塑性混凝土的成分与配比3.2 塑性混凝土的力学性能测试方法3.3 塑性混凝土的耐久性能测试方法四、塑性混凝土防渗墙分析4.1 塑性混凝土防渗墙的定义与分类4.2 塑性混凝土防渗墙的设计要求4.3 塑性混凝土防渗墙的施工工艺五、实验与结果分析5.1 实验方案设计5.2 实验数据收集与处理5.3 结果分析及讨论六、结论6.1 研究成果总结6.2 存在问题与展望附录附件一:实验数据表格附件二:塑性混凝土材料试验报告法律名词及注释1. 混凝土:指水泥、砂、石料和水按一定比例调和而成的人工石材。
2. 强度:指材料或结构在负荷作用下抵抗崩溃的能力。
3. 耐久性:指材料或结构在周围环境条件下长期使用不受破坏的能力。
二:一、引言1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 研究意义二、文献综述2.1 塑性混凝土的定义2.2 塑性混凝土的应用领域2.3 塑性混凝土的特性研究三、材料特性研究3.1 塑性混凝土的成分与配比3.1.1 水泥的选择与用量3.1.2 砂和石料的选择与用量3.1.3 水的用量与质量要求3.2 塑性混凝土的力学性能测试方法3.2.1 抗压强度测试3.2.2 抗折强度测试3.2.3 拉伸强度测试3.3 塑性混凝土的耐久性能测试方法 3.3.1 冻融循环试验3.3.2 高温热膨胀试验四、塑性混凝土防渗墙分析4.1 塑性混凝土防渗墙的定义与分类 4.2 塑性混凝土防渗墙的设计要求 4.2.1 防渗材料的选择4.2.2 防渗墙的厚度设计4.2.3 防渗墙的施工质量要求 4.3 塑性混凝土防渗墙的施工工艺 4.3.1 防渗墙的基础处理4.3.2 防渗墙的板材安装4.3.3 防渗墙的接缝处理五、实验与结果分析5.1 实验方案设计5.1.1 材料准备5.1.2 实验装置搭建5.2 实验数据收集与处理5.2.1 强度测试结果分析5.2.2 耐久性测试结果分析5.3 结果分析及讨论六、结论6.1 研究成果总结6.2 存在问题与展望附录附件一:实验数据表格附件二:塑性混凝土材料试验报告法律名词及注释1. 混凝土:指水泥、砂、石料和水按一定比例调和而成的人工石材。
防渗墙塑性混凝土力学性能及抗渗性能研究【摘要】本文就防渗墙塑性混凝土力学性能进行了较为深入的研究,s首先列举了大流动性混凝土工作性能及工作环境,分析了各影响因素是如何作用的。
随后对砼性能及外界因素对其的影响进行了概括,最后对于混凝土的现场施工做了简要的分析。
【关键词】防渗墙塑性;混凝土;力学性能;抗渗性能;一前言塑性混凝土凭借其自身的优势例如具有弹性模量低、变形性能好的特点等等,对于影响塑性混凝土抗渗性的主要因素分为内在的和外在的。
要分别研究对于混凝土力学性能的影响。
建议对塑性混凝土耐久性的评价方法作进一步研究,并加强其渗透试验工作。
二大流动性混凝土工作性能及工作环境混凝土被作为一种广泛应用的建筑材料,其性能一直是备受关注的焦点。
混凝土耐久性是混凝土结构质量的重要因素,混凝土的抗碳化性能是混凝土耐久性的重要组成部分。
从混凝土材料本质来看,混凝土碳化则是导致钢筋锈蚀的主要原因之一,因此,提高混凝土的抗碳化性能,已成为不可忽视的问题。
大量实验证明,采用优质粉煤灰和高效减水剂双掺技术的双掺大流动性混凝土,具有和易性与耐久性好、强度大等优点。
此外,双掺大流动性混凝土中的粉煤灰的再次利用,将获得巨大的经济和社会效益,具有广阔的发展前景。
1.双掺大流动性混凝土的抗压强度经研究发现,双掺混凝土的早期强度低于普通混凝土,其原因由于早期粉煤灰的活性未充分发挥出来,随着粉煤灰掺量的增加,火山灰反应的发生,粉煤灰颗粒与水化产物紧密联系,强度逐渐增大,后期强度明显高于普通混凝土。
在混凝土配制过程中加入减水剂后,可以早期强度有所提高,大约在10%~15%左右。
与早期强度相比,随着粉煤灰掺量的增加,后期强度明显提高,当掺量达到35%左右时,后期强度达到最高。
2.双掺大流动性混凝土的碳化深度粉煤灰的掺入能很好的改善混凝土的抗碳化性能。
当粉煤灰掺量在35%左右时,混凝土的碳化深度相对于普通混凝土有所提高。
28天龄期,粉煤灰混凝土较为成熟,粉煤灰掺量一定时,随着时间的增加,双掺混凝土碳化深度明显提高,在一定范围内,粉煤灰掺量越大,改善效果越好。
地下防渗墙塑性砼耐久性分析【摘要】地下防渗墙的耐久性问题归根到底就是其墙体材料抵抗渗透水化学溶蚀能力的问题。
影响到长期防渗效果的主要因素是墙体本身的整体性和墙体材料的密实性。
【关键词】塑性砼;防渗墙;耐久性1 成因分析渗透水穿过防渗墙墙体内原生成或次生微裂隙,淋溶混凝土中游离氧化钙(CaO)等并将其带出到墙体外,使墙体酥松而失去原有的抗渗能力,导致墙体破坏。
如果混凝土中水泥用量较多,在固化过程中会产生收缩,从而造成墙体内的原生微裂隙,墙体在外荷载作用下产生变形,这是墙体内次生微裂隙的主要根源。
塑性混凝土中水泥用量少,墙体柔性大,墙体内原生和次生微裂隙产生的可能性和数量比粘土混凝土要小得多,并且其裂隙自愈能力也比粘土混凝土强得多。
因此,可以认为塑性混凝土的耐久性至少不会低于粘土混凝土。
日本的研究资料显示,龄期为2、5年的塑性混凝土,在电子显微镜下没有发现可溶性Ca (OH)2和蒙脱石的存在,X射线衍射试验结果也证明了这一点,也没有发现未水化的C2S和C3S。
这说明,在塑性混凝土中没有发现有损于其耐久性的因素存在。
塑性混凝土一旦浇入槽孔之后,就长期地处于地下并且大多情况下总是处于水下环境中,通常混凝土所遇到的冻融、干湿、收缩膨胀等不利影响也就很少了。
因此,需要从两个方面来研究塑性混凝土的耐久性问题:(1)在水压力作用下的渗透稳定问题。
(2)渗透水流对混凝土的化学溶蚀问题。
塑性混凝土对失水收缩特敏感,在水下收缩约1μm(常规混凝土在水下膨胀约100μm)。
为此应注意其表面部位不要因失水而产生收缩裂缝。
2 塑性砼耐久性评估对防渗墙而言,其耐久性的评价指标应该是长期防渗效果,而影响到长期防渗效果的主要因素是墙体本身的整体性和墙体材料的密实性。
裂缝是破坏防渗墙整体性的主要因素,而裂缝的产生又决定于墙体的受力状态和施工质量的优劣(钻孔浇注质量、接头处理等),这一问题较为复杂,既涉及防渗墙体本身的结构问题、材料问题,又涉及到基础的性状问题下,裂缝问题可暂时不予考虑。
两钻一抓法塑型混凝土防渗墙施工方案塑性混凝土防渗墙既具有弹性模量低、极限应变大、对周围土体的适应性强、和易性好的特点,又具有成本低、成墙整体性好、厚度均匀连续、质量可靠、防渗效果和耐久性较好的优点。
本工程采用两钻一抓法具有施工速度快、对槽壁扰动小、槽底淤积少的优点,同时能保证槽壁稳定、墙体质量和防渗效果。
一、设计要求塑性混凝土防渗墙造孔工艺采用两钻一抓法,分两序施工,每孔水平长度宜等于抓斗有效宽度。
防渗墙混凝土28天抗压强度为3.5mpa~5mpa,抗渗等级W6,渗透系数小于1×10cm/s,[J]>60。
现浇混凝土防渗墙混凝土强度等级为C15。
沿轴线方向每10m设一道伸缩缝,缝内设紫铜片防水,填充材料为聚乙烯闭孔泡沫板,伸缩缝应与塑型混凝土墙分段错开。
混凝土导墙保护层为3cm。
坝基土或粘土碾压经验收合格后,方可浇筑混凝土导墙。
塑型混凝土防渗墙嵌入基岩强风化带下限1.0m。
现浇墙顶50cm以上方可采用重型机械碾压。
二、成墙技术要点施工中每个槽段安排4台冲击钻机、2台液压抓斗机、2台JS750型混凝土搅拌机、4台泥浆搅拌机、4台配浆搅拌机、2台泥浆高压泵、2辆汽车吊和其它辅助机械设备,采用“两钻一抓”法进行防渗墙的冲、抓成槽,固壁泥浆采用膨润土泥浆,混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法。
墙体质量采用钻孔取芯和无损检测法进行检测。
1、造孔成槽(1)布置施工平台施工平台高程应高于防渗墙墙顶高程50~100cm。
根据现场实际情况及施工需要,防渗墙上游侧施工平台宽度为6m,冲击钻、供电线路等均布置在上游侧,抓斗施工平台设置在防渗墙轴线下游侧,防渗墙抓斗机施工平台需要9m,在防渗墙轴线的下游设置平行坝轴线的排渣排水沟,断面尺寸40×40cm,再按40m间距修建垂直防渗墙轴线的排渣排水沟,将废渣、废水排至下游坝脚,所有废渣运至弃渣场。
(2)修筑导向槽导向槽是在地层表面沿防渗墙轴线方向设置的临时构筑物。
试析水利工程塑性混凝土防渗墙的设计摘要:近年来,随着我国经济的不断飞速发展,水利工程作为我国基础设施中的重要组成部分,对经济发展发挥着重要的作用。
但是,由于水利工程建设周期和使用年限较长,工程建设以及运行期间由于施工、管理等各种原因,很容易出现各种各样的问题。
要想提高水利设施的使用功能和寿命,发挥好工程的效益,就必须要提高水利工程的设计水平,重视施工质量。
在除险加固工程中采用塑性混凝土防渗墙来处理坝体渗漏,防渗效果比较明显,加之塑性混凝土具有弹性模量低、极限应变大等优良特性,对提高除险加固工程中防渗墙的安全具有重要意义。
本文就针对水利工程中塑性混凝土防渗墙的设计进行分析介绍。
关键词:水利工程;塑性混凝土;柔性材料;防渗墙;设计指标塑性混凝土的强度介于混凝土和泥土之间,是一种柔性材料,它的强度以及弹性模量都比较低、抗渗性和变形能力比较好,近年来在水利工程中得到普遍的应用,广泛用于水库大坝防渗体的修复及加固工程。
塑性混凝土由于具有强度较低和容易变形的特点,受到动力荷载时很容易发生破坏和损伤,严重时甚至会使防渗墙失去应有的效用。
因此,塑性混凝土防渗墙在水利工程应用时,必须要做好设计工作,充分考虑其特点的前提下,依据设计指标来进行设计,确保防渗墙的设计符合工程的实际情况,其性能得以充分体现,满足工程需求,从而达到理想的处理效果。
一、塑性混凝土防渗墙的主要特点塑性混凝土防渗墙所采用的混凝土不同于普通的混凝土,它通过采用粘土、膨润土来取代普通混凝土里面的部分水泥,形成具有柔性的防渗材料。
塑性混凝土防渗墙具有低弹模、低造价、防渗效果好和施工速度快等优点。
此外,塑性混凝土防渗墙的极限应变值比普通混凝土大得多,因此不会出现普通混凝土一样开裂破坏等问题。
从以上几个特点分析,塑性混凝土具有很多优点,用在除险加固工程中作为防渗体材料比较理想。
二、基本的设计指标1.塑性混凝土防渗墙的厚度混凝土防渗墙的厚度确定需要综合考虑下面这几个因素:要符合结构强度的设计要求,要具有足够的耐久性和抗渗性,要符合变形的要求,要符合水质的要求等。
水利水电工程中塑性混凝土防渗墙施工技术研究发布时间:2022-10-08T02:26:00.788Z 来源:《工程建设标准化》2022年第11期作者:周义王响宇[导读] 塑性混凝土防渗墙作为一种新型的防渗技术,在国内外水利水电工程中得到了广泛应用。
周义王响宇身份证号:61252319871014****身份证号:61012519730605****摘要:塑性混凝土防渗墙作为一种新型的防渗技术,在国内外水利水电工程中得到了广泛应用。
文章以该技术为研究对象,首先阐述其基本组成及性能特点,并对其具体施工流程及工艺要点展开探讨,随后总结其在水利水电工程中的应用效果,如围堰工程、坝基施工、水库加固除险等,最后提出施工过程质量控制措施,旨在提升该技术的应用水平。
关键词:水利水电工程;塑性混凝土;防渗墙;施工工艺塑性混凝土防渗墙广泛应用于我国的水利水电工程,如大坝加固、水库除险、围堰施工等。
与普通混凝土防渗墙相比,塑性混凝土防渗墙弹性模量和强度较低,抗变形能力较强,减少了周边沉降对墙体的破坏,且具有较强的防渗能力,还能减少水泥用量,降低工程造价,施工过程更为简易。
1.材料组成及性能1.1材料组成胶凝材料的选择是塑性混凝土与普通混凝土的主要区别。
在塑性混凝土生产中加入膨润土、黏土、粉煤灰和外加剂,可改善性能。
塑性混凝土的水泥主要采用复合硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥等。
细骨料选用石英含量较高的光滑圆河砂或细度模数为2.4~2.8的人工砂。
粗骨料最大粒径不大于40mm,一级骨料最大粒径为20~31.5mm。
可根据实际情况适当选择粉煤灰,一般采用二级以上粉煤灰。
如果水泥或混凝土的强度比大,也可以使用重粉煤灰。
一般选用2级以上的膨润土,黏土的黏粒含量大于50%。
1.2性能(1)工作性能。
为了提高塑性混凝土的可塑性,在其生产过程中适当减少水泥用量,加入黏土、膨润土等胶凝材料,提高其和易性和流动性。
塑性混凝土可在泵送过程中自找平、自密实,以保证硬化塑性混凝土的质量和性能符合设计和规范要求,避免混凝土出现分层、离析、蜂窝、麻面和不密实现象,从而影响水利水电工程的建设和质量。
两钻一抓法塑型混凝土防渗墙施工方案塑性混凝土防渗墙既具有弹性模量低、极限应变大、对周围土体的适应性强、和易性好的特点,又具有成本低、成墙整体性好、厚度均匀连续、质量可靠、防渗效果和耐久性较好的优点。
本工程采用两钻一抓法具有施工速度快、对槽壁扰动小、槽底淤积少的优点,同时能保证槽壁稳定、墙体质量和防渗效果。
一、设计要求塑性混凝土防渗墙造孔工艺采用两钻一抓法,分两序施工,每孔水平长度宜等于抓斗有效宽度。
防渗墙混凝土28天抗压强度为3.5mpa~5mpa,抗渗等级W6,渗透系数小于1×10cm/s,[J]>60。
现浇混凝土防渗墙混凝土强度等级为C15。
沿轴线方向每10m设一道伸缩缝,缝内设紫铜片防水,填充材料为聚乙烯闭孔泡沫板,伸缩缝应与塑型混凝土墙分段错开。
混凝土导墙保护层为3cm。
坝基土或粘土碾压经验收合格后,方可浇筑混凝土导墙。
塑型混凝土防渗墙嵌入基岩强风化带下限1.0m。
现浇墙顶50cm以上方可采用重型机械碾压。
二、成墙技术要点施工中每个槽段安排4台冲击钻机、2台液压抓斗机、2台JS750型混凝土搅拌机、4台泥浆搅拌机、4台配浆搅拌机、2台泥浆高压泵、2辆汽车吊和其它辅助机械设备,采用“两钻一抓”法进行防渗墙的冲、抓成槽,固壁泥浆采用膨润土泥浆,混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法。
墙体质量采用钻孔取芯和无损检测法进行检测。
1、造孔成槽(1)布置施工平台施工平台高程应高于防渗墙墙顶高程50~100cm。
根据现场实际情况及施工需要,防渗墙上游侧施工平台宽度为6m,冲击钻、供电线路等均布置在上游侧,抓斗施工平台设置在防渗墙轴线下游侧,防渗墙抓斗机施工平台需要9m,在防渗墙轴线的下游设置平行坝轴线的排渣排水沟,断面尺寸40×40cm,再按40m间距修建垂直防渗墙轴线的排渣排水沟,将废渣、废水排至下游坝脚,所有废渣运至弃渣场。
(2)修筑导向槽导向槽是在地层表面沿防渗墙轴线方向设置的临时构筑物。
防渗墙塑性混凝土力学性能及抗渗性能研究
摘要:防渗墙塑性混凝土是一种由粘土、膨润土等原料代替普通混凝土中的部分水泥,与水、石子、砂子等原材料经搅拌、浇筑、凝结而成的,介于土与普通混凝土之间的柔性工程材料。
塑性混凝土具有较低的弹性模量、较大的变形以及较好的抗渗性能等特性。
塑性混凝土的这些优良特性,使得塑性混凝土在水利水电工程中的防渗工程发挥了极为重要的作用。
关键词:防渗墙;塑性混凝土力学性能;抗渗性能
一、塑性混凝土抗压性能的影响因素
抗压性能是衡量塑性混凝土力学性能的重要指标。
材料的种类以及用量、试验条件等,都对混凝土的抗压强度有影响。
本次抗压试验,对塑性混凝土进行抗压性能的研究,探索不同因素对混凝土的抗压性能的影响规律。
对试件进行抗压性能试验,并对试验结果进行对比分析。
试验结果见表1。
表1抗压强度试验结果
(一)水胶比对塑性混凝土抗压性能的影响
性混凝土的抗压强度与水胶比的关系规律同普通混凝土相同,即混凝土的抗压强度随着水胶比的增大而减小。
水胶比是影响混凝土抗压强度的主要因素。
塑性混凝土的抗压性能随着水胶比的增大而降低的机理:随着混凝土的水胶比的增大,除去用于水化反应,混凝土中的自由水含量增大。
在混凝土的硬化过程中,自由水蒸发,混凝土内部不断形成空隙,造成混凝土的缺陷增多,使得塑性混凝土的抗压性能受到影响。
通过分析试验结果,可以得知,塑性混凝土的抗压强度与水胶比呈线性关系。
对试验结果进行线性回归分析,得出塑性混凝土7d龄期、28d龄期的抗压强度与水胶比之间的关系式。
(二)水泥对塑性混凝土抗压强度的影响
根据试验结果,水泥的用量越大,塑性混凝土的抗压强度越大。
由下图可以看出,随着水泥用量的增大,塑性混凝土的7d龄期的抗压强度和28d龄期的抗压强度增大。
混凝土的强度的增长趋势随着混凝土龄期的增长愈发明显。
这是由于水泥用量的增加,使得胶体的强度得到提高,从而增加了塑性混凝土的抗压强度。
其原因是由于水泥为水硬性胶凝材料,即水泥遇水后,会发生水化反应,形成C-S-H等化学物质,从而形成硬化浆体。
(三)养护龄期对塑性混凝土抗压强度的影响
根据试验结果可以看出,随着养护龄期的增加,塑性混凝土的抗压强度有这
明显的增加。
根据朱冠美的研究,塑性混凝土的凝结硬化过程是主要由塑化和固化两个过程组成,而这两过程是统一发展的。
养护前期,主要是混凝土的塑性化过程,在此过程中,掺料中吸水性强的粘土矿物质,主要是蒙脱石和高岭石,遇水膨胀。
不利于混凝土密实结构的形成,导致塑性混凝土的强度降低。
随着时间的推移,塑化作用开始降低,固化作用开始加强。
二、塑性混凝土抗拉强度的影响因素
由于塑性混凝土中掺有膨润土,其抗拉强度比普通混凝土要低。
根据国内外的研究,其抗拉强度一般为立方体抗压强度的1/7~1/12。
在防渗墙工程中,塑性混凝土的强度会随着围压的增大而逐渐增大。
塑性混凝土强度的增加使得防渗墙的安全性随之增加。
在工程中要求塑性混凝土具有较好的变形性能和防渗性能。
同时,抗拉强度为满足工程要求也不能过低。
对影响塑性混凝土抗拉强度的因素进行研究,有利于为实际工程应用提供一定指导。
(一)水胶比对塑性混凝土抗拉强度的影响
水胶比是影响塑性混凝土抗拉强度的主要因素。
在骨料的性能一定的条件下,胶凝体与骨料之间的粘结程度越好,塑性混凝土的抗拉强度越高。
影响胶凝体强度的主要因素是胶凝体的孔隙率和空隙的结构特征,这些因素与混凝土的水胶比有着直接的关系。
有SY-1、SY-2及SY-3的试验数据可以看出,塑性混凝土的抗拉强度随着水胶比的增大而减小。
从表2中可以看出,28d的塑性混凝土的抗拉强度较7d的抗拉强度的增长幅度较大。
(二)水泥对塑性混凝土抗拉强度的影响
胶凝材料的抗拉强度影响着塑性混凝土的抗拉强度。
从图中可以直观的看出,塑性混凝土的抗拉强度与水泥用量有着较好的线性相关关系。
从强度增长的趋势来看,28d龄期的混凝土和7d龄期的混凝土相比,其抗拉强度随着水泥用量的增加趋势更明显。
这是由于随着龄期的增加,塑性混凝土中水泥的水化反应充分进行,使得混凝土的强度有着较大增长。
(三)其他因素对塑性混凝土抗拉强度的影响
根据试验结果可以看出养护龄期以及膨润土的掺量都对塑性混凝土的抗拉强度有影响。
养护龄期越长,胶凝体的强度逐渐增强,使得塑性混凝土的抗拉强度增强。
而掺入膨润土,主要是为了降低塑性混凝土的弹性模量。
膨润土的掺量越大,塑性混凝土的抗拉强度越低,所以,为了保证塑性混凝土有一定的强度,膨润土的掺量要控制在合理的范围内。
三、塑性混凝土的抗渗机理
塑性混凝土的密度随着水泥的用量大幅度降低而降低。
但是塑性混凝土仍然具有良好的抗渗性能。
对其抗渗性能的机理进行分析,有以下几点:
(1)水泥用量减少,但是水泥水化产物产生的网状结构粘结力绝大部分的土粒,能够抵挡渗水作用,使得土粒不被带走,发挥挡水作用;
(2)膨润土颗粒通过正负电荷作用可以吸附大量的水分子。
这一作用可以将塑性混凝土内部的自由水分子变成化合水分子,从而使得混凝土内部的过水面积减少;
五、塑性混凝土抗渗性能的影响因素
利用渗水高度法进行塑性混凝土的抗渗性能试验,记录试验数据,根据相对渗透系数的计算式:
式中:
Kr—相对渗透系数,cm/h;α—塑性混凝土的吸水率;
Dm—平均渗水高度,cm;
T—恒压保持时间,h;
H—水压力,以水柱高度表示,cm;
获得塑性混凝土的渗透系数。
结果见表3。
表3塑性混凝土抗渗性能试验结果
(一)水胶比对塑性混凝土抗渗性能的影响
塑性混凝土的水胶比是配合比设计中的一个重要指标。
根据试验研究,水胶比也是影响塑性混凝土抗渗性能的主要因素之一。
由图 1 可以看出,塑性混凝土的渗透系数随着水胶比的增大而增大,塑性混凝土的抗渗能力随之降低,与普通混凝土的抗渗能力变化规律相同。
图1渗透系数与水胶比之间的关系
塑性混凝土的水胶比越大,在拌合过程中使用的水量越大。
混凝土中的自由水随着用水量的增加而增多。
大量自由水的存在影响着塑性混凝土的硬化过程中
形成的胶凝结构的连续性。
胶凝结构的连续性遭到破坏,引起塑性混凝土的抗渗能力下降。
同时,塑性混凝土的水胶比过大,自由水蒸发过后,造成塑性混凝土内部的孔隙率增大。
塑性混凝土的过渗能力因此而增大,其抗渗性能显著降低。
(二)水泥用量对塑性混凝土抗渗性能的影响
水泥用量是影响混凝土抗渗性能的一个主要因素。
水泥水化、硬化的化学反应式为:
或
即硅酸三钙水化生成水化硅酸(C-S-H)和氢氧化钙(CH)的过程。
水化硅胶为小于1mm的胶体粒子。
当氢氧化钙结晶后,水化硅胶将在硅酸三钙表面形成包裹层,并且随着水化作用的继续进行,水化产物层不断增厚。
水化产物层可以有效地减缓水分的扩散。
(三)外加剂对塑性混凝土抗渗性能的影响
在塑性混凝土中添加适量的外加剂,可以有效改善塑性混凝土的性能。
减水剂的亲水基团吸附有大量的水分子。
这些水分子将水泥颗粒包裹,形成一定厚度的水层。
水层可以使得水泥颗粒之间的滑动性大大增强。
水层的产生导致塑性混凝土中产生大量的独立的微小气泡。
一方面,微小气泡可以有效地阻止混凝土中固体颗粒的沉降以及水分的上升。
另一方面,气泡薄膜也起到了消耗水分、减少自由水的作用。
结语
本文对塑性混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗渗性能等方面进行了渗入的探讨。
在本文中,针对水胶比、水泥用量、膨润土掺量、外加剂用量等影响塑性混凝土力学性能和变形性能的主要因素,分析了其对塑性混凝土的各项性能的影响规律及作用机理。
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