水利工程論文-低彈混凝土在某土壩除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用.doc

水利工程論文-低彈混凝土在某土壩除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用摘要：防滲墻混凝土要求混凝土具有彈性模量低、變形性能好，能有效適應(yīng)土壩壩體的變形。通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)不同水膠比、不同膨潤(rùn)土摻量、不同細(xì)骨料種類的低彈混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，研究各種參數(shù)對(duì)低彈混凝土性能的影響，得出配制滿足設(shè)計(jì)要求的低彈混凝土的配合比。關(guān)鍵詞：低彈混凝土混凝土彈性模量防滲墻抗?jié)B性應(yīng)用*水庫(kù)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。水庫(kù)匯流面積258平方公里，總庫(kù)容1.15億立方米，大壩為粘土心墻砂殼壩，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、供水、養(yǎng)殖等綜合利用的大（二）型水庫(kù)。由于歷史客觀原因和工程運(yùn)行時(shí)間的推移，在年水利廳組織的大壩安全鑒定中，*水庫(kù)被列為三類壩需進(jìn)行除險(xiǎn)加固。*水庫(kù)大壩為粘土心墻土壩，其除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)采用混凝土防滲墻作為大壩新的防滲體以提高土壩體的抗?jié)B性，設(shè)計(jì)要求混凝土防滲墻的抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C8，彈性模量14000Mpa，滲透等級(jí)W4，坍落度為811cm。一、原材料試驗(yàn)試驗(yàn)所用水泥為安徽寧國(guó)海螺32.5R級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，摻合料采用膨潤(rùn)土，細(xì)骨料為天然河砂或石屑，粗骨料為一級(jí)配石灰?guī)r碎石，各種材料的物理性能試驗(yàn)成果分述如下。11水泥試驗(yàn)所用水泥為安徽寧國(guó)海螺32.5R級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，其物理力學(xué)性能試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。表1水泥物理力學(xué)性能試驗(yàn)成果水泥品種細(xì)度（%）安定性標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（%）凝結(jié)時(shí)間（h:min）抗折強(qiáng)度（Mpa）抗壓強(qiáng)度（Mpa）初凝終凝天28天天28天32.5級(jí)復(fù)合水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)10合格0:4510:003.55.516.032.5安徽寧國(guó)海螺32.5R級(jí)4.0合格26.754:505:503.88.217.847.2復(fù)合水泥經(jīng)試驗(yàn)，水泥各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)均符合GB12958-1999要求。細(xì)骨料試驗(yàn)所用細(xì)骨料為天然河砂或石屑，各項(xiàng)物理性能指標(biāo)試驗(yàn)成果見(jiàn)表，表3。表砂料試驗(yàn)成果名稱細(xì)度模數(shù)含泥量（）飽和面干表觀密度（kg/cm3）飽和面干吸水率（）砂3.01.125202.5表3石屑試驗(yàn)成果名稱細(xì)度模數(shù)含泥量（）飽和面干表觀密度（kg/cm3）飽和面干吸水率（）石屑3.31.226201.6細(xì)骨料試驗(yàn)成果表明，天然砂的細(xì)度模數(shù)為3.0、石屑的細(xì)度模數(shù)為3.3，屬于粗砂，含泥量滿足水工混凝土拌和用砂有關(guān)規(guī)范要求。粗骨料試驗(yàn)所用粗骨料為石灰?guī)r碎石，石料級(jí)配為一級(jí)配，max20mm，各項(xiàng)物理性能指標(biāo)試驗(yàn)成果見(jiàn)表4表4粗骨料試驗(yàn)成果名稱飽和面干吸水率（）飽和面干表觀密度（kg/cm3）含泥量（）針片狀含量（）碎石1.625800.31.3粗骨料試驗(yàn)成果表明，本粗骨料含泥量等各指標(biāo)均滿足水工混凝土拌和用粗骨料要求。膨潤(rùn)土試驗(yàn)所用膨潤(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土，其細(xì)度為11.2%（按水泥細(xì)度試驗(yàn)方法）。5外加劑試驗(yàn)用外加劑為浙江五龍化工股份有限公司生產(chǎn)的ZWL-B-2型引氣緩凝泵送劑。二、低彈混凝土基本參數(shù)的確定根據(jù)本工程防滲墻的施工特點(diǎn)（采用人工開(kāi)挖壩體，倒掛井護(hù)壁，人工振搗），因此工作面較小，施工難大較大，要求防滲墻混凝土拌和物應(yīng)具有良好的和易性、粘聚性及一定的流動(dòng)性，而做為防滲墻應(yīng)具有彈性模量低、變形性能好的特點(diǎn)，能有效適應(yīng)土壩壩體的變形。但由于現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度要求試驗(yàn)室在一個(gè)月多的時(shí)間內(nèi)，提供合宜的施工配合比。而本工程防滲墻混凝土的設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C8、壩落度為911cm、彈性模量14000MPa，抗?jié)B等級(jí)W4，根據(jù)資料分析國(guó)內(nèi)同類型防滲墻混凝土設(shè)計(jì)彈性模量為15000Mpa，而施工實(shí)測(cè)彈性模量均在14000Mpa以上，因此本工程的設(shè)計(jì)要求是比較高的。在這么短的時(shí)間內(nèi)，決定采用非常規(guī)的試驗(yàn)安排，根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)不同水膠比、水泥用量、膨潤(rùn)土摻量、細(xì)骨料種類、含砂率等因素經(jīng)優(yōu)化直接進(jìn)行一輪試驗(yàn)，能過(guò)試驗(yàn)成果分析，選定合宜的施工配合比，故確定以下參數(shù)。2水膠比水膠比是決定混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性及耐久性等指標(biāo)的重要參數(shù)，對(duì)于本工程防滲墻的混凝土應(yīng)具有彈性模量低，較高的抗?jié)B性能，并應(yīng)具有的強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)際細(xì)骨料采用天然砂時(shí)水膠比為0.68、0.70、0.72、0.74、0.75，細(xì)骨料采用石屑時(shí)水膠比為0.70、0.72、0.74、0.76等各種水膠比進(jìn)行混凝土的抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、及彈性模量等指標(biāo)的試驗(yàn)。22膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要成份的含水硅酸類，屬無(wú)機(jī)非金屬礦物，其顆粒一般較細(xì)，摻入混凝土中有利降低混凝土的彈性模量，但由于本工程要求防滲墻混凝土的強(qiáng)度較高，但細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)又較大，故細(xì)骨料用砂時(shí)膨潤(rùn)土選擇20%、25%、30%的摻量，細(xì)骨料用石屑時(shí)選擇25%、30%、35%的摻量進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)。23砂率砂率的變動(dòng)將混凝土拌和物的流動(dòng)性產(chǎn)生很大的影響，并對(duì)混凝土的彈性模量產(chǎn)生較大的影響，應(yīng)選用較大的砂率，但由于工程工期緊，故混凝土中細(xì)骨料采用天然砂時(shí)選擇50%的砂率，混凝土中細(xì)骨料采用石屑時(shí)選擇60%的砂率進(jìn)行不同水膠比和不同膨潤(rùn)土摻量的各項(xiàng)性能試驗(yàn)。24用水量的確定混凝土單位用水量的多少是控制混凝土拌和物流動(dòng)度大小的主要因素，因此確定單位用水量應(yīng)以混凝土拌和物達(dá)到能滿足施工要求的流動(dòng)度為依據(jù)。根據(jù)本工程設(shè)計(jì)要求壩落度應(yīng)控制在911cm之間，并結(jié)合外加劑的減水性能確定混凝土細(xì)骨料采用天然砂時(shí)用水量為260270kg/cm3之間，混凝土細(xì)骨料采用石屑時(shí)用水量為260275kg/cm3之間。25外加劑的摻量外加劑的摻量根據(jù)外加劑生產(chǎn)企業(yè)提供的摻量為膠凝材料用量的0.25%。三、試驗(yàn)方案及成果分析31根據(jù)上述確定的參數(shù)，按不同水膠比、膨潤(rùn)土摻量與相同砂率的不同配合比進(jìn)行混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)的試驗(yàn)。試驗(yàn)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程進(jìn)行，試驗(yàn)成果見(jiàn)表5。表5試驗(yàn)成果表編號(hào)水膠比砂率(%)膨潤(rùn)土摻量(%)每m3混凝土材料用量(kg)28天抗壓強(qiáng)度(Mpa)抗拉強(qiáng)度(Mpa)滲透等級(jí)(W)彈性模量(Mpa)水泥膨潤(rùn)土砂或石屑碎石水外加劑ZWL-B-20.25%S10.685020292737717702480.91211.01.02W814714S20.7250302601127387372680.9308.00.77W512832S30.745025266887567562620.8859.00.81W613488S40.7550302501077447442680.8927.00.62W411678G10.706020283719736492480.8858.41.14W817601G20.7260352461339116072730.9486.90.72W411655G30.7460302531099316202680.9058.10.81W313858G40.7455302461058717132600.8787.60.81W315749G50.745025266887567562620.8859.00.81W613488G60.766025259869536362620.8629.00.96W414621注：編號(hào)S的是指細(xì)骨料用天然砂，編號(hào)G的是指細(xì)骨料用石屑。32成果分析1、水膠比是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素，隨著水膠比的增大混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、滲透等級(jí)均隨著下降，這符合混凝土和水膠比的一般規(guī)律。2、膨潤(rùn)土摻量是影響混凝土強(qiáng)度的次要因素，隨著膨潤(rùn)土摻量的增加混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、滲透等級(jí)均隨著下降。3、在一定范圍內(nèi)，砂率對(duì)混凝土的力學(xué)性能影響較小。4、膨潤(rùn)土摻量相同，水膠比每縮小0.03，混凝土的抗壓強(qiáng)度約增加14.3%，抗拉強(qiáng)度約增加24.2%，彈性模量約增加9.9%。5、膨潤(rùn)土摻量相同，混凝土抗壓強(qiáng)度相同的情況下，細(xì)骨料使用石屑與使用砂比較，抗拉強(qiáng)度約增加18.5%，彈性模量約增加8.4%。6抗?jié)B等級(jí)基本可滿足防滲墻的設(shè)計(jì)要求。綜上所述，水膠比和膨潤(rùn)土摻量是影響混凝土強(qiáng)度和彈性模量的最主要因至素，強(qiáng)度增加，彈性模量也增加，但強(qiáng)度的增加對(duì)設(shè)計(jì)要求的彈性模量是不利的，所以在達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的條件（盡量降低）混凝土的彈性模量。通過(guò)以上試驗(yàn)只要選擇適當(dāng)?shù)乃z比和膨潤(rùn)土摻量是可以配制出滿足設(shè)計(jì)要求的混凝土。四、工程應(yīng)用結(jié)果根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的情況，確定細(xì)骨料采用天然砂，選用編號(hào)S2的配合比作為現(xiàn)場(chǎng)用施工配合比。并在本工程防滲墻應(yīng)用中取得了較好的效果?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑情況表明，選定的配合比和易性好，易于澆筑，適應(yīng)施工要求。并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，28d抗壓強(qiáng)度最大值為11.3Mpa、最小值為8.1Mpa，平均抗壓強(qiáng)度為9.6Mpa；彈性模量最大值為13426Mpa、最小值為10770Mpa，平均彈量模量為12020Mpa；抗?jié)B等級(jí)W4，上述各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。五、結(jié)論隨著時(shí)間的推移，國(guó)內(nèi)五、六十建造的土壩都相繼進(jìn)入除險(xiǎn)加固期，而其中對(duì)土壩壩體作一新的混凝土防滲體是有效的防止壩體的滲漏的方法，但同時(shí)對(duì)防滲墻采用的混凝土提出了較高的要求，其混凝土應(yīng)具有適應(yīng)土壩壩體變形，又能防止水流滲漏的能力，因此要求配制的混凝土應(yīng)具有低彈性模量、高抗?jié)B的