塑性混凝土配合比试验研究及应用

塑性混凝土配合比试验研究及应用作者:程瑶，张美霞单位:国地质大学土木工程系[2006-7-7]

关键字:塑性混凝土-防渗墙-配合比摘要:塑性混凝土作为一种新型的防渗墙墙体材料，在长江堤防防渗墙工程中得到了普遍的应用。为满足工程要求的强度、弹性模量、渗透系数等指标，对塑性混凝土进行了配合比试验，选出了符合工程要求的施工配合比。检测结果表明长江堤防防渗工程中塑性混凝土的各项指标均满足设计要求。塑性混凝土具有初始弹性模量低，极限变形大，渗透系数低的特点，能适应较大的变形，有利于改善防渗墙体的应力状态。1工程地质条件

武汉长江干堤加固工程拦江堤防渗墙起止桩号为8+300～10+500，全长2.2km。堤身填筑土一般为历年分期填筑，就近取土加高培厚而成，主要为粉质粘土、砂壤土、壤土，部分堤段含有粉细砂、中细砂、碎石片、植物根茎等。填筑时压实程度不均匀，防渗性能差，极大地威胁着大堤的安全，必须采取防渗加固措施[1]。该段防渗加固的主体工程为塑性混凝土防渗墙。

2塑性混凝土的特点

塑性混凝土是一种水泥用量很少并加入了膨润土(有时掺加粘土、粉煤灰)的混凝土，其水泥胶结物的粘结力低，从而使其强度大大降低，塑性变大。塑性混凝土防渗墙具有弹性模量低、极限应变大的优良特性，大大提高了防渗墙的安全性[2]。塑性混凝土的优良l生能主要取决于它的以下特性：

(1)塑性混凝土具有极低的变形模量，而且可以人为控制其配合比，使其变形模量在较大范围内变化。

(2)塑性混凝土具有与土层形态非常相似的应力应变曲线，可以人为地选择与周围土层应力应变曲线相吻合的塑性混凝土配合比。

(3)塑性混凝土的极限应变值比普通混凝土大得多，普通混凝土的受压极限应变值为e=0.08%～0.3%，而塑性混凝土在无侧限条件下的极限应变超过1%，比普通混凝土大几倍甚至几十倍。

(4)在三向受力条件下塑性混凝土的强度有很大的提高，而且几乎与围压呈直线增大。这就意味着随着围压的增加，塑性混凝土的强度增加了，防渗墙的安全度得以提高。

3塑性混凝土的技术指标

抗压强度R28=2MPa；初始切线模量E0=300～600MPa(最大允许值E0=1000MPa)；渗透系数K<1×10-7cm／s；浇筑时混凝土坍落度要求在18～24cm

4施工配合比试验研究

4．1主要原材料

(1)水泥：水泥为湖北黄冈水泥总厂生产的425号普通硅酸盐水泥，其主要力学指标符合GB171999标准。

(2)膨润土：试验使用湖南澧县湘北膨润土厂生产的膨润土。主要物理力学性能见表1。

(3)骨料：细骨料为湖北浠水县河砂，为Ⅱ区中砂。粗骨料为湖北浠水县碎石。骨料物理性能及筛分结果见表2、表3。

(4)外加剂：试验所用外加剂为吉林开山屯生产的木钙。

4．2试验配合比及结果

试验主要依据《水工混凝土试验规程》进行[3]。混凝土采用机械拌和，人工捶捣成型，静置48h后拆模，并移至标准养护室养护至试验龄期，进行混凝土试验，试验配合比见表4，新拌及硬化混凝土性能见表5。

由以上结果可看出：在其它条件相同时，随水泥用量增加，塑性混凝土的强度增大，弹性模量提高。塑性混凝土的这种性质，对于提高墙体强度，改善墙体应力和工作特性是十分有利的。同时，塑性混凝土具有较低的渗透系数，其值一般在10-7cm／s，能满足各种规模防渗墙的要求。

4．3确定最优的施工配合比

塑性混凝土的配制强度应根据混凝土的设计强度、强度保证率及离差系数等指标，依据SDJ207—82《水工混凝土施工规范》中的有关规定确定[4]。《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》中指出：一般认为泥浆下浇注的混凝土强度只有陆上浇注混凝土强度的70%左右。综合考虑以往塑性混凝土的使用情况，塑性混凝土的配制强度可由式(1)计算得

式中：R配为塑性混凝土的配制强度(MPa)；R28为塑性混凝土的设计强度(MPa)；t为混凝土强度保证率为95%时的概率度。取t=1.645；Cvo为混凝土抗压强度离差系数。

本次设计中，R28=2MPa，Cvo=0.15，代人式(1)计算得R配=3.2MPa。因此，试验确定的最优施工配合比编号为WH02。

5应用情况分析

通过现场施工取样，进行了塑性混凝土坍落度、凝结时间、渗透系数、抗压强度、弹性模量等指标的试验。

5．1坍落度、扩散度

经现场量测，塑性混凝土坍落度一般在18～20cm之间，扩散度一般在38～40cm之间，全部满足设计要求。

5．2凝结时间

本次检测试样分别来自4—1—43，4—2～26，4—3—37Z个单元，其初凝时间分别为7.45，6.00，6.30h，终凝时间分别为≤22h，≤21h，≤21h，均符合设计要求。

5．3渗透系数

检测试样分别来自4—2—2，4—2—12，4—1—31三个单元，其渗透系数分别为1．96×10-7，2.01×10-7，2.01×10-7cm

5．4抗压强度

塑性混凝土抗压强度测定结果见表6。

5．5弹性模量

检测试样分别来自4—2—26，4—2—12，4—1—31三个单元，其弹性模量分别为347，534，376MPa，均满足设计要求。

综上所述，塑性混凝土应用于长江干堤防渗加固工程后，各项指标均达到设计要求。实践证明，塑性混凝土是一种理想的防渗材料，宜作为江堤加固工程及其它水利水电工程中的防渗墙墙体材料。

6结语

(1)长江干堤堤身填料主要为粉质粘土、砂壤土、壤土，土料质量较差，这就要求防渗体具有较强的适应变形能力。塑性混凝土的主要特点是弹性模量低，极限变形大，能适应较大的变形，因此可作为堤身防渗体的首选材料。它有利于改善防渗墙体内部的应力状态，大大提高了防渗墙的安全性，且节省了水泥，明显降低了工程造价。

注：12组试样全部满足要求(R28=2MPa)

(2)塑性混凝土具有很低的渗透系数，其值一般在101cm／s以下，能满足各种规模防渗墙的要求。

(3)塑性混凝土在长江干堤防渗加固工程中的成功应用表明，塑性混凝土是一种较好的防渗材料，可在水利水电工程中推广。

参考文献：

[1]马建华．适用于长江中下游干流堤防堤基垂直防渗的新技术[J]．水利水电技术，2001，32(3)：58—60．

[2]丛蔼森．地下连续墙的设计施工与应用[M]．北京：中国水利水电出版社，2001．

[3]SD105-82，水工混凝土试验规程[S]．

[4]SDJ207-82，水工混凝土施工规范[S]．塑性混凝土在二期围堰中的应用

史德亮

陈如华

刘思君摘

要三峡工程二期围堰防渗墙采用塑性混凝土作为防渗材料。工程实践表明，从施工配合比设计到防渗墙施工实施严格控制，塑性混凝土达到了预期效果。

关键词塑性混凝土防渗墙施工配合比1

前言三峡工程二期上下游横向土石围堰主要由风化砂，石碴混合料，块石料，过渡料等开采弃料组成，上下游围堰高度分别为82.5m和65.5m，填筑总方量589.6万m2，堰体填料80％为水下抛填施工，堰体有2～16m的淤砂层，施工难度在国内外已建水电工程中实属罕见。针对二期围堰施工及运行特点，围堰堰体中部及基础部位设置塑性混凝土垂直防渗心墙。塑性混凝土是最近十余年发展起来的一种新型防渗材料，其主要优势在于适应变形能力强，可就地取材，克服了常规(刚性)混凝土的许多缺陷，在国内水电工程中不乏成功应用的实例。由于各地原材料性质差异和工程技术要求有别，塑性混凝土的施工工艺也不尽相同。本文着重介绍以三峡工地开采的花岗岩天然骨料和风化砂为基本原材料组成的塑性混凝土的基本特征，以及在三峡工程二期围堰中的应用实况。2

二期围堰防渗墙结构及应用实况2.1防渗墙结构三峡工程二期围堰堰体及基础防渗墙由混凝土防渗心墙上接土工合成材料、下接帐幕灌浆组成复合心墙结构。其中，上游围堰深槽段为双排塑性混凝土防渗墙加隔墙方案，防渗墙中心距离6.0m、墙厚1.0m；下游围堰为低单墙结构，墙厚1.0m，深槽段墙厚为1.1m。2.2塑性混凝土与普通混凝土的区别工程实践中发现普通混凝土防渗墙存在不少缺陷：

(1)弹性模量高(10000MPa)，允许变形小，应力集中于墙体，易产生裂缝；

(2)墙体与周围土体沉陷差别大，与基础部位相连接困难；

(3)原材料耗费大，工程造价高；

(4)围堰施工程序复杂，特别是在拆除阶段需采用爆破技术，对主体建筑有影响；

相比而言，塑性混凝土足以弥补上述缺陷，具有“高强低弹”的特点，防渗效果好。2.3塑性混凝土技术指标鉴于二期围堰墙体最大高度74m，为保证强度和变形要求，设计提出防渗墙墙体材料性能指标必须满足：

(1)抗压强度户＝4.0～5.0MPa(墙高度＞30m时，R28以5.0MPa控制)；

(2)抗折强度T28＞1.5MPa；

(3)初始切线模量E0＝500～700MPa(大值允许E0＝l500MPa)；

(4)渗透系数K20＜l×10-7cm/s；

(5)允许渗透比降J>80;

(6)浇筑时材料塌落度要求：初始20～24cm，1.5h后＞15cm3

原材料基本性质塑性混凝土按原材料性质具体分为风化砂骨料塑性混凝土(简称柔性材料)和天然骨料塑性混凝土(简称塑性混凝土)。其不同之处在于柔性材料中不含天然中、小石，仅用天然风化砂作骨料，并省去了粉煤灰组份。

大体而言，塑性混凝土主要原材料组份如下：

水泥：为葛洲坝荆门水泥厂生产425#矿渣硅酸盐水泥(矿渣掺量45％)，品种满足国标GB20089规范要求；

粉煤灰：符合部颁级灰标准；

膨润土：湖南澧县地质福利材料厂生产的二级膨润土；

河沙：河砂细度模数F.M＝2.4～2.8，配合比按规定进行调整；

风化砂：p5含量一般控制在16％～22％，最大允许35％。含泥量3％～10％；

小石：为5～20mm天然骨料，含泥量＜0.4％；

外加剂：木钙和引气剂DH9，配制成水溶液使用；

水：符合拌制混凝土要求。4

施工配合比研究4.1施工配台比设计材料的整体性能取决于原材料之间的相关关系，设计施工配合比则是根据要求，探寻其最佳组合比例。

研究表明，塑性混凝土施工配合比的主要影响因素有以下几点：

①砂率可明显降低塑性混凝土的初始切线模量，降低模强比，增加极限应变量。

②膨润土掺量减少，初始切线模量和模强比均有明显增加，而极限应变量则随膨润土掺量减少而减少。

③塑性混凝土的变形性能随水泥中矿渣掺量的增加而有较大的改善。防渗墙塑性混凝土施工基本配合比见表1，适用于墙高超过40m的围堰深槽段防渗墙。防渗墙柔性材料施工基本配合比见表2，适用于墙高低于40m的漫滩段围堰防渗墙。表l

塑性混凝土防渗墙施工基本配合比表kg/m3材料水泥粉煤灰膨润土砂5～20mm

小石MgDH9水掺量180801001341720.90.027282表2

柔性材料防渗墙施工基本配合比表

掺量/m3材料水泥

kg膨润土

kg风

化

砂木钙

/0.1％水

kg含泥量

％P5

％掺量

ka掺量2607062213705370注：木钙为水泥用量的0.5％。4.2生产性试验二期围堰防渗墙施工质量受风化砂P5含量、骨料性状及河砂细度模数影响较大。考虑到不同料场风化砂级配有差别，针对原材料检测成果，实际施工配合比对表1、表2作适当调整，随之在上游围堰右岸接头和下游围堰右岸接头段进行了生产性试验施工，并通过数学模型计算对塑性混凝土防渗墙应力与强度参数予以复核，经过综合比较分析后正式应用于围堰工程浇筑施工。

5

墙体浇筑质量监控与检测

为了保证二期围堰防渗心墙塑性混凝土的质量，施工质量控制至关重要。监理和检测单位在施工过程中层层把关，从原材料检测入手乃至塑性混凝土浇筑机口、以及防渗心墙钻孔取样，实施全过程跟踪监测。

5.1原材料检测原材料主要包括水泥、膨润土和骨料。(1)水泥性能指标：所用荆门425#矿渣水泥。因出厂批次不同，强度标号有一定差别。共检测44组，R28＝47.4～51.8MPa，出厂水泥标号波动较大，提出控制水泥标号R28＝46～48MPa方可使用。

(2)膨润土性能指标：进行矿化检测和理化检测多组。主要矿物组成为：蒙脱石80.4％、石英15.4％、方解石4.2％。主要化学成份：Si02＝58.4％，AL2O3＝17.22％，Fe2O3＝7.13％，GaO＝1.86％，MgO＝1.15％。主要理化指标为：塑性指数38～61，小于0.005mm粒径含量为28％～57％。检测结果表明，矿化数据尚好，理化指标波动大，在施工配合比中考虑调整。

(3)骨料：施工过程中，抽查骨料性能指标。主要是跟踪监督检查风化砂卑值、含泥量、河砂的细度模数，并据此调整施工配合比。细骨料在前期为天然砂，由于细度模数偏小，掺入较粗的黄砂以改善级配和细度模数。后经试验论证，天然河砂改用古树岭人工砂石料系统冲洗下来的弃料。风化砂检测125组，平均含砂量9％，P5平均值20.3％，29组细度模数检测值变化为1.97～3.7。

5.2机口取样检测拌和物机口取样，除施工单位自检，监理单位也进行了抽查。二期围堰上游墙共取样997组，检测结果总体情况见表3。表3期围堰防塑性混凝土机口取样实验总体成果表检测项目组数设计指标实

测

值合格数合格率最大值最小值平均值抗压强度/MPa483R28≥4～595.195.1946095.2抗折强度/MPa391T28＞1.53.931.272.0838799.0初始切线模量/MPa107Eq=500～700

(最大值＜150079992.5渗透系数/cm.s-116K20＜10-71.3×10-78.8×10-88.8×10-816100渗透比降16J＞80试验未破而告终161005.3检查孔芯样检测防渗墙布置墙体检查孔12个，钻孔取芯检测129组，检测结果见表4：表4

围堰防渗墙钻孔芯样质量检测结果(凝期50—250天)检测项目抗压强度R

/MPa抗折强度T

/MPa初始切线模量EO

/MPa抽样数量921225最大值132.652328最小值4.51.68509平均值72.31400合格数8612合格率93.5100综上所述，防渗墙施工从原材料、现场槽口取样，钻孔芯样试验和注水检查结果看，各项施工质量指标均满足设计要求。6

二期围堰防渗墙运行效果1998年主汛期正值施工高潮，长江遭遇洪峰，三峡坝区连续8次流量大于50000m3/s的洪峰，且两次超过61000m3/s。围堰上游水位达7

结语(1)三峡工程二期围堰是二期工程的安全屏障，防渗墙的质量则是关键环节。建成伊始，历经1998年汛期8次洪峰的考验。各项检测结果表明，防渗墙从施工配合比设计到浇筑施工，质量得到有效控制，实现了预期目标。

(2)塑性混凝土作为一种新型材料与传统的刚性混凝土相比，适应变形大，就地取材，施工便利，具有不可比拟的优点。但在材料耐久性，均匀性等方面尚缺乏长期的监测资料，宜深入研究，便于推广应用。[作者简介]史德亮

长江科学院三峡前方工作部副主任工程师

陈如华

长江科学院前方工作部工程师

刘思君

长江科学院前方工作部高级工程师

宜昌市三峡坝区443133

(编辑：胡少华)网页制作：CWSnet岳城水库大副坝防渗墙塑性混凝土配比研究（李顺行宋双蕾）时间：2001年8月1日

08:36来源：《海河水利》2001-3放大缩小打印

1概述在我国混凝土的研究中，塑性混凝土作为一个新兴的防渗墙体材料还是一个新课题。塑性混凝土具有弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、有利于改善防渗墙体的应力状态等优点，同时还具有一定的抗压强度，防渗性能好，节约水泥，造价低廉，施工方便等优点，是一种很好的防渗墙体材料。因此很好地对塑性混凝土性能和配比进行研究是很有意义的。2塑性混凝土技术要求岳城水库除险加固工程大副坝防渗墙的墙体材料采用塑性混凝土，设计单位对塑性混凝土提出了如下技术要求：①墙体混凝土抗压强度＞５．５ＭＰａ，抗拉强度≥０．７ＭＰａ；弹性模量１０００ＭＰａ≤ｅ≤１５００ＭＰａ（三轴试验，σ３＝０）；②渗透系数ｋ＜１×１０－８ｃｍ／ｓ；③抗剪强度φ＞３０°，ｃ＞０．９ＭＰａ；④单位体积混凝土水泥用量不少于１８０ｋｇ／ｍ３。为了保证塑性混凝土的施工质量，设计要求塑性混凝土的强度保证率应达到９０％。3原材料性能指标1水泥：水泥选用邯郸水泥厂生产的太行牌普通硅酸盐５２５＃水泥，其物理性能见表１，化学成份见表２。从表中可以看出，其物理性能和化学成份均满足国家标准ＧＢ１７５－９２的技术要求，并且有较多的富余强度。（2）砂石骨料：粗骨料选用邯郸岳城大禹石料场的人工碎石，细骨料选用邢台冯村天然河砂。（3）膨润土：膨润土产地山东潍坊，淡黄色粉末，主要成分ＳｉＯ２占５８．７％，Ａｌ２Ｏ３占１５．８％Ｆｅ２Ｏ３占７％等，细度模数为６．３％，密度为２．５１ｇ／ｍｌ。（4）粘土：粘土选用岳城第三纪粘土，密度为２．６３ｇ／ｍｌ，颗粒组成大于０．５～０．０５ｍｍ的占１６．４％，０．０５～０．００５ｍｍ的占３４．３％小于０．００５ｍｍ的占４４．７％。（5）外加剂：外加剂选用北京输苑技术开发公司的ＳＦ泵送剂。ＳＦ泵送剂为灰色粉末，可干掺，减水率２０％。从材料的物理性能指标可以看出：粘土中小于０．００５ｍｍ的粘粒含量高达４４．７％，是优质粘土；砂子的细度模数为２．７，是优良的中粗砂，这对提高混凝土的内在质量起到了重要作用。4配比的调整塑性混凝土配比试验结果见表３和表４。施工工地试验室对该配比进行了试拌，结果为：２８ｄ抗压强度７．１ＭＰａ，抗拉强度０．９５ＭＰａ，弹性模量１１８９ＭＰａ，坍落度２０ｃｍ，扩散度３４ｃｍ。虽然该配比满足设计要求，但扩散度偏低，混凝土流动性不好。本工程塑性混凝土采用３根导管同时浇筑法，导管间距为３．３ｍ，较低的扩散度容易使浇筑过程中混凝土面上升不均匀，可能发生混凝土上升时泥浆被卷到混凝土中而影响混凝土浇筑质量。因此在原基础上对配比进行了调整。将原配比中用水量分别增加１０、７、５ｋｇ／ｍ３，在保持水胶比不变的情况下调整水泥、粘土和膨润土的用量，ＳＦ含量仍按胶凝物质１％的比例加入，用水量增加７ｋｇ／ｍ３。从现场拌制情况来看，用水量增加７ｋｇ／ｍ３的和易性、坍落度、扩散度最为理想，按该组配比进行了混凝土物理性能检测，其各项指标均符合设计要求。这样该配比就成为岳城水库大副坝塑性混凝土防渗墙施工执行配比。在生产过程中粘土是以泥浆的形式加入拌合机的，泥浆比重根据配比中的用水量和粘土掺量计算为１．１３２ｇ／ｍｌ。本工程使用的溜槽的坡度为１∶３，调整后的混凝土在溜槽内基本能自流。岳城水库大副坝防渗墙井浇筑１２５个槽孔，浇筑塑性混凝土３３８８０ｍ３。凝土的取样成果见表５。从表中可以看出，塑性混凝土的各项物理力学指标分散性非常小，抗压强度离差系数Ｃｖ值为０．０７３，强度保证率９９．９％，其他各项指标合格率均为１００％。配比合理再加上有效的生产控制是取得如此好成果的主要原因。5塑性混凝土耐久性分析塑性混凝土的耐久性分析方法国内学者尚有不同的认识。一般认为塑性混凝土防漏墙的耐久性主要体现在墙体材料的抗溶蚀性能上，它与水质、水力坡降及墙体材料的物质组成、透水性等因素有关。其定量分析的方法是通过测试混凝土中所含ＣａＯ溶出的速度和比率评价其耐久性，并据以估算能够正常使用的年限。一般以混凝土中ＣａＯ溶出量达到２５％～３０％所需的时间（Ｔ）作为正常使用年限。永久工程一般要求Ｔ≥１５０年。塑性混凝土防渗墙的安全运行寿命以水泥中ＣａＯ总量的２５％被溶出的时间为限。可按我国学者舒士懋的公式估算：式中，Ｔ为安全使用年限（ａ）；Ｖ为防渗墙单位受水面积对应的墙体体积（ｍ３）；ａ为水泥中ＣａＯ总含量的百分率；ｃ为单位体积墙体混凝土中的水泥用量（ｋｇ／ｍ３）；Ｑ为单位面积防渗墙１年内的渗漏量（ｍ３／ｍ２·ａ）；Ｍ为防渗墙渗漏水中的ＣａＯ浓度（ｋｇ／ｍ３），塑性混凝土一般为０．０５～０．１ｋｇ／ｍ３；Ｍ０为地下环境水中ＣａＯ浓度（ｋｇ／ｍ３）。从式中可以看出，塑性混凝土防渗墙的安全使用年限与水泥含量ｃ成正比，与渗透系数成反比。岳城水库大副坝防渗墙的安全使用年限估算不小于２００年。总之，塑性混凝土防渗墙较刚性混凝土在力学特性上具有显著优点。因其弹性模量低，极限应变大，使得塑性混凝土防渗墙在荷载作用下，墙内应力和应变都很低，可提高墙体的安全性和耐久性而且施工方便，节约水泥，降低工程成本，具有广阔的发展前景。作者单位：河北省水利工程局第一工程处岳城水库除险加固工程塑性混凝土防渗墙试验研究时间:2005-03-1600:00:00

来源:水利工程网

作者:郭秀兰马文英一、前言岳城水利枢纽工程位于漳河干流，包括主坝、大副坝和3个小副坝。大副坝位于主坝溢洪道左侧，最初为均质土坝，后为提高防洪标准而改建，上游面增建粘土斜墙，下游面增建砂砾料压坡，最大坝高增至32.5米。坝基主要是第三纪中细沙，渗透性小，故未做防水帷幕，只是在坝下游做一砂砾褥垫及纵向排水暗沟。但在枢纽运行中，大副坝排水管出现涌沙，坝坡也出现塌坑。经灌沙处理，塌坑现象得到有效控制；将检查井用反滤料封堵并于下游公路增开一排水沟后，涌沙现象有所减轻。为彻底消除隐患，保证大坝的安全运行，经有关部门批准在上游坝坡增设一道塑性混凝土防渗墙，截断坝基第三纪砂层。二、材料组成2.1水泥：邯郸水泥厂生产的太行山普通硅酸盐525#R水泥，其物理性能、化学成份见表1、表2。由表1、表2可知，的物理性能和化学成份均满足国家标准GB175－92的技术要求。六、结论塑性混凝土是在普通混凝土中加入粘土、膨润土等掺合材料，大幅度降低水泥掺量而形成的一种新型塑性防渗墙体材料。塑性混凝土防渗墙因其弹性模量低，极限应变大，使得塑性混凝土防渗墙在荷载作用下，墙内应力和应变都很低，可提高墙体的安全性和耐久性，而且施工方便，节约水泥，降低工程成本。较刚性混凝土在力学特性上具有显著优点，因此具有广阔的发展前景。参考文献[1]林宗元.岩土工程试验监测手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1994.12[2]唐益群，叶为民.土木工程测试技术手册[M].上海：同济大学出版社，1999.05[3](SD105—82)，水工混凝土试验规程[S][4](GB/T50123—1999)，土工试验方法标准[S][5]纪午生等.常用建筑材料试验手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1988.02[6]岳城水库大副坝防渗墙塑性混凝土配合比试验报告[资料].天津：水利部天津水利水电勘测设计研究院科研所塑性混凝土防渗墙施工及质量控制刘伟才，曾述银(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都610072)摘要：根据已建工程的施工经验，结合漫水湾塑性混凝土防渗墙的特点，介绍了塑性混凝土配合比的确定和对施工质量的控制。通过超声波检测表明，墙体整体均匀，致密性较好。

关键词：塑性砼；防渗墙；配合比；施工质量；控制1概述

1.1漫水湾工程简介

漫水湾闸坝工程是国家重点工程大桥水库灌区的组成部分，是大桥水库二级控制性配水枢纽的首部。坝址位于四川凉山州冕宁县漫水湾镇安宁河中游上段。漫水湾闸坝坝高24m，坝轴线长279m，从左至右依次由土工膜心墙砂砾石副坝、左总干渠进水闸、两孔底孔冲砂闸、三孔表孔泄洪闸、右干渠进水闸及右岸混凝土重力坝构成。基础采用悬挂式塑性混凝土防渗墙和单排孔帷幕灌浆进行基础防渗，防渗墙最大深度41m，平均深度35m。防渗墙坐落在更新统桐子林组砂卵石堆积层上，局部穿过厚度较大的中细砂层。

1.2塑性混凝土简介

国外从20世纪60年代末开始采用塑性混凝土防渗墙，而我国是在80年代后期才首次应用成功的。这种材料的特点是抗压强度不高，一般可控制在R28＝0.5～2MPa，弹性模量较低，一般可控制在E28＝100～500MPa，渗透系数K＝1×10-6～1×10-7cm/s。

塑性混凝土与我国早期防渗墙采用的黏土混凝土有本质的区别。黏土混凝土仅是在配合比中加入了少量的黏土，水泥用量并未大幅度降低，掺加黏土的目的仅为了改善混凝土的和易性和便于钻凿接头孔，并无降低弹性模量的目的。在对墙体内力分析研究中发现，当墙体材料的弹性模量降低到1000MPa以下时，已经和周围介质（地基土）的弹性模量接近，此时墙体适应变形能力大为提高，墙体的内力大为降低，特别是在一般情况下墙内不产生拉应力，因而也不必担心墙体因拉应力太大而开裂破坏。因此，它特别适用于地震较频繁的地区和周围介质（地基土）为砂石的地基。塑性混凝土防渗墙具有在低强度和低弹性模量下适应地基应力变化的特点，确保墙体不被外力破坏，而不需提高混凝土的等级或增加钢筋笼，故能大大节省工程投资。

我国在1990年首次将塑性混凝土防渗墙应用于水口水电站上、下游围堰防渗墙。以后采用塑性混凝土防渗墙的水利水电工程有：册田水库坝体防渗墙，十三陵抽水蓄能电站下围堰防渗墙，小浪底工程上游围堰防渗墙，宜昌民强水库坝体防渗墙，三峡主围堰防渗墙，漫水湾闸坝及土工膜心墙副坝防渗墙（7500m2）。2塑性混凝土配合比的确定

塑性混凝土的配合比与常规混凝土的配合比间存在较大差异。常规混凝土具有成熟的经验配合比，而塑性混凝土的发展史短，缺乏经验配合比，已建工程中塑性混凝土的防渗墙的配合比存在较大差异。塑性混凝土防渗墙工程混凝土配合比及物理力学性能见表1［1、2］。

塑性混凝土在配合比方面的特点是水泥用量较少，一般约为80～170kg/m3，此外还需掺加部分黏土或（和）膨润土（塑性指标较高），对其它材料用量的要求与一般混凝土基本相同。有关试验表明［3］，只掺加膨润土的塑性混凝土（A种）、只掺加黏土的混凝土（B种）和同时掺加膨润土和黏土的塑性混凝土（C种）的三种混凝土具有不同的R～E相关关系（如图1所示）。

图1表明，当R相同时，A种混凝土的E值最小，C种混凝土的E值次之，B种混凝土的E值最大。要配制出具有较低弹性模量和较高强度的塑性混凝土应采用A种混凝土较好。虽然塑性混凝土的E、R存在以上关系，但影响塑性混凝土防渗墙弹性模量的因素较多，如黏土和膨润土的黏粒含量和塑性指标、水泥的标号和品种、骨料的粒径和硬度（各种试验表明，骨料粒径大的塑性混凝土所能承受的强度和变形能力比骨料粒径小的塑性混凝土要小得多，即在塑性混凝土中宜选择一级配的粗骨料）、外加剂的型号和掺量等。这就决定了塑性混凝土配合比设计的难度和复杂性，需要花费更多的时间和人力物力。同时，基础防渗墙工程往往从工程一开始就组织施工（基础工程施工是关键工序），因此为确保工程的正常顺利开展，设计单位应事先根据当地的砂石骨料和水泥品种进行塑性混凝土的室内配合比试验，确定塑性混凝土防渗墙的配合比。塑性混凝土防渗墙还有其它指标，如渗透系数或抗渗标号、坍落度、扩散度等，在工程施工中，承包商应根据设计提供的配合比和技术要求进行现场混凝土配合比的复核试验，以确定塑性混凝土施工配合比和最佳施工参数。3施工质量控制

在施工上，塑性混凝土防渗墙的质量控制与普通混凝土和高强度混凝土基本相同，但应针对塑性混凝土防渗墙墙体自身的特点，采取一些专门控制措施。防渗墙工程是重要的隐蔽工程，尤其是塑性混凝土防渗墙的强度和弹性模量等力学指标一般不宜通过打孔取芯检测，为确保施工质量，需要进行严谨的施工和有效的质量监控。

3.1膨润土的掺加方式

在漫水湾闸坝工程中，膨润土的掺入方式先后采用了两种方式：(1)先将水泥、膨润土和砂石骨料混合干拌，然后加水进行搅拌；(2)将膨润土加入专用水池中，进行充分搅拌并配制成一定浓度，然后加入砂石骨料和水泥进行拌合。施工过程中，在第一种的方式下，膨润土经常形成粒径10～30mm的团块，不能形成泥浆，从而降低了膨润土在塑性混凝土中的作用，最终主要导致塑性混凝土弹性模量和强度增大。在第二种的方式下，膨润土不出现结块现象，分散很均匀，不仅保证了塑性混凝土的拌合质量与试验结果一致，还增大了坍落度。因此，建议在塑性混凝土拌合过程中，膨润土采用湿掺法。

3.2准备阶段的质量控制

施工准备是为施工阶段提供有效的、正常施工的物质条件和技术保障，作为质量控制人员的监理工程师应加强这方面的控制，严格控制并落实承包商的施工设备、材料和技术力量。在施工准备阶段，除应做普通混凝土防渗墙的准备工作外，承包商应重点为施工作好以下方面的工作，而监理工程师也应对此进行重点控制：

（1）根据施工现场的条件和塑性混凝土防渗墙的技术要求，周密、详细地做好施工组织设计的编制和审查工作（与一般混凝土防渗墙相比，塑性混凝土防渗墙更应重视现场混凝土的配合比试验，黏土或/和/膨润土的掺和方法等内容）。

（2）投入塑性混凝土防渗墙混凝土浇筑的施工设备是否能满足工程实际需要，尤其是塑性混凝土拌合系统中膨润土掺加设备（黏土和/或膨润土制成泥浆或浆液掺加效果较好，建议采用湿加设备）和混凝土运输设备。混凝土运输设备应与运输距离相一致，出机口至浇筑现场的运输时间不能过长，因为混凝土在运输过程中坍落度、扩散度损失较大。

（3）按施工顺序、造孔方法和施工组织确定的槽孔划分原则合理地进行槽孔划分。

（4）根据设计提供的配合比和技术要求进行现场混凝土配合比的复核试验和材料的检测试验，塑性混凝土必须检测黏土/和膨润土的黏土含量与塑性指标，并满足设计及配合比要求。

（5）选择防渗墙中心线上具有典型代表的部位进行生产性试验，以确定造孔、固壁泥浆、墙体浇筑等的施工工艺和参数。

3.3施工阶段的质量控制

在施工准备充分的条件下，承包商就可以进行防渗墙施工。施工过程中，承包商应严格按监理工程师批准的施工组织设计进行施工，监理工程师应派出经验丰富的现场监理人员进行现场监理，并按重要隐蔽工程的要求实行旁站监理。作为塑性混凝土防渗墙，不仅具有普通混凝土防渗墙的一般施工要求，还应严格按