黏土混凝土在土坝防渗墙中的应用

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1、水利学报年月第卷第期文章编号黏土混凝土在土坝防渗墙中的应用张成军陈尧隆郭亚洁刘建成西安理工大学水利水电学院陕西西安山西省水利水电科学研究院山西太原摘要本文在对黏土混凝土的原材料选用配合比设计拌合物性能物理力学性能等进行试验的基础上配制出了满足米家寨水库除险加固防渗墙工程需要的黏土混凝土并成功应用于该工程研究表明黏粒含量较高的黏土对降低混凝土弹性模量效果显著并使混凝土具有相对较高的强度和抗渗性能通过调整水胶比黏土掺量不同外加剂的掺量可以配制出不同性能的黏土混凝土黏土混凝土抗压强度随龄期增长系数与普通混凝土在时基本一致则明显高于普通混凝土与相比黏

2、土混凝土弹性模量增长很少但抗渗性能提高约倍关键词黏土混凝土防渗墙弹性模量抗渗性能试验研究中图分类号文献标识码防渗墙材料由于所处环境和受力特点不同对混凝土的强度抗渗性能弹性模量等各方面均提出了更高的要求成为当代混凝土研究和应用领域的热点我国对防渗墙材料的研究主要集中在塑性混凝土和高强混凝土并在塑性混凝土研究方面取得了大量成果所研制的塑性混凝土性能明显优于国外水平主要表现在弹强比方面但与国外相比存在不同程度忽视成本的问题表现在水泥用量较大对砂石质量要求相对较高等国内近几年开始对废弃料配制塑性混凝土进行研究如三峡二期围堰防渗墙进行了风化花岗岩开挖弃

3、料配制塑性混凝土研究以及其它工程采用石屑砂砾料等配制塑性混凝土的研究当前防渗墙设计也主要在钢筋混凝土和塑性混凝土两种截然不同的材料之间选取对两者之间的大范围中强低弹性模量混凝土缺乏研究黏土混凝土作为防渗墙材料与普通混凝土相比具有较低的弹性模量与塑性混凝土相比具有较高的强度和抗渗性能较大的性能变化范围利于不同具体工程选用为适应米家寨水库坝基坝体变形和抵御地震破坏除险加固防渗墙设计采用黏土混凝土为确保混凝土各项参数满足设计要求为工程提供技术经济合理的混凝土配合比本文进行低黏粒含量黏土混凝土试验研究并进行了工程应用防渗墙黏土混凝土试验技术要求黏土混

4、凝土是在混凝土中掺加一定量的黏土以降低混凝土弹性模量使混凝土具有很好的变形性能同时节约水泥用量改善混凝土拌合物的和易性使浇注时不易堵管黏土混凝土早期强度较低特别有利于接头孔的钻凿黏土混凝土试验的技术关键是要求混凝土具有相对较高的强度低弹性模量和高抗渗性满足工程设计指标见表因此研制的混凝土应解决以下几个方面的问题和易性好满足施工要求早期强度低后期强度高早期强度增长缓慢混凝土的抗压强度值为左右强度相同的情况下尽量降低弹性模量和渗透系数原材料试验水泥为矿渣砂子为河砂石子为和的人工碎石黏土为水库当地黏土及忻口黏土泵送剂选用山西省建筑材料科学研究院的减

5、水剂选用木质素磺酸钙引收稿日期作者简介张成军男山西翼城人博士高级工程师研究方向为水工结构工程气表防渗墙黏土混凝土设计指标坍落度?坍落度?扩散度?渗透系数??弹性模量?抗压强度?剂选用黏土按土工试验规程进行其余均按水工混凝土试验规程进行水泥和黏土试验结果见表表由表可知当地黏土黏粒含量为考虑黏土的黏粒含量对黏土混凝土性能影响较大为保证混凝土性能试验中又增加了忻口黏土进行对比其黏粒含量为表水泥性能试验结果初凝时间终凝时间抗折强度?抗压强度?细度标准稠度安定性??标准规定合格检验结果合格表黏土性能试验结果砂粒含量粉粒含量黏粒含量流限塑限塑性指数当地黏

6、土忻口黏土混凝土试验配合比黏土混凝土的关键控制指标为渗透系数和弹性模量为降低混凝土弹性模量根据有关资料所能采取的措施包括掺加黏土膨润土增大水胶比增大砂率掺加引气剂减小水泥用量等为保证混凝土具有较低的渗透系数所应采取的措施包括减小水胶比增加水泥用量掺加引气剂等因此除引气剂外其余措施对降低弹性模量和减小渗透系数是相矛盾的鉴于黏土混凝土的首要特征是低弹性模量因此配合比设计是在保证弹性模量要求的情况下尽量减小渗透系数和提高抗压强度当地黏土黏粒含量较低水胶比取值为黏土掺量为忻口黏土水胶比黏土掺量以及水胶比黏土掺量外加剂掺量经试拌确定主要保证和易性凝结时

7、间坍落度损失含气量满足要求泵送剂实际选用掺量为改善混凝土性能增加引气剂控制含气量在试验掺量?万为延长混凝土凝结时间并改善和易性和水下不分散性增加木质素磺酸钙其掺量混凝土试验配合比见表表混凝土试验配合比容重?混凝土材料用量??编号水胶比砂率黏土?水泥黏土水砂小石中石引气剂?万木钙注配比采用忻口黏土其余配比均采用当地黏土外加剂掺量均以胶凝材料水泥和黏土计算拌合物性能试验配合比试验中黏土的掺加采用泥浆形式重点控制泥浆比重和含泥量为保证拌合物均匀搅拌时间比普通混凝土增加对选定的配合比进行混凝土拌合物性能试验结果见表采用当地黏土混凝土各配比的拌合物性能

8、除扩散度稍偏小外均符合设计要求未掺加木钙时混凝土拌合物扩散度符合要求但和易性较差泌水较多掺加木钙后混凝土和易性明显改善且泌水减少凝结时间延长虽扩散度稍有减小但水下不