简述塑性混凝土防渗墙墙体材料

摘　要：塑性混凝土防渗墙是一种柔性混凝土材料建成的防渗墙体，它广泛应用于航道枢纽工程、水利水电工程及需进行地基防渗处理的其它工程，文章从塑性混凝土的性能、配合比、配合比原则、拌制塑性混凝土几方面加以阐述这种材料。

关键词：塑性混凝土防渗墙；泥浆固壁；变形模量；弹性模量；抗压强度；塑性混凝土龄期；混凝土的初始模量

    混凝土防渗墙是在松散透水地基或土石坝体中连续造孔或槽，以泥浆固壁浇筑混凝土而建成的。建设防渗作用的地下混凝土连续墙，我国开始于20 世纪50 年代末期，由于混凝土防渗墙在初期的发展中显示了施工简便，速度快，消耗少，防渗效果好的优点，受到了工程师的普遍青睐和广泛观注。在科技工作者的努力下，我国的防渗墙技术不断发展， 在各项水利水电工程、航道枢纽工程中建造的混凝土防渗墙不计其数，其中深度超过40m 的防渗墙有近50 道，总面积近60 万m2 ，许多工程的难度在世界上都是罕见的。随着混凝土防渗墙的广泛应用。在80 年代初，我国开始对防渗墙体材料进行系统研究，刚性材料一般抗压强度大于5Mpa ，弹性模量大于1000Mpa ，有普通混凝土(包括钢筋混凝土) 粘土混凝土，粉煤混凝土等。柔性混凝土材料一般抗压强度小于5Mpa ，弹性模量小于1000Mpa ，有塑性混凝土，自凝灰浆，固化灰浆等。松花江大顶子山航运枢纽工程是解决松花江碍航问题，改善通航条件，保证航道畅通，实现水运可持续发展， 改善哈尔滨自然和生态环境及电力和水利、公路、环保为一体的重要工程混凝土防渗墙技术在大顶子山航运枢纽工程基础处理中起着重要作用。在这里着重论述一下，应用广泛的塑性混凝土柔性材料。

    塑性混凝土是用粘土和膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一种柔性墙体材料。它具有适应墙体周围土体变形模量，能较好地适应地基的变形，大大地减小墙体内应力，避免墙体开裂同时还能节约水泥的用量。

1 塑性混凝土的性能

1.1 塑性混凝土拌和物的密度一般为20～22kNPm3 ，泌水率不超过3 % ，和易性，稳定性较好，初凝和终凝时间都比普通混凝土时间长，因而对混凝土浇筑十分有利。

1.2 对于龄期与强度的增长关系而言，塑性混凝土的抗压强度早期增长速度较低，而后期增长速度较高，表1 是黄河小浪底工程上游围堰防渗墙塑性混凝土龄期与抗压强度关系。

表1 塑性混凝土龄期与抗压强度关系

1.3 　塑性混凝土的抗拉强度一般为抗压强度1/7～1/12 ；

1.4 　水泥用量80～120kgPm3 的膨润土塑性混凝土，其C 值为012～013MPa ，Φ= 20°～30°。

1.5 塑性混凝土的抗压强度与变形模量基本上呈直线关系。(见表2)

表2 塑性混凝土的抗压强度与变形模量关系

1.6 在不同围压下，塑性混凝土的初始模量整体上不随围压的加大而增大，甚至反而有所减少。不同围压下塑性混凝土的初始模量见表3。

注: Ⅰ号混凝土配合比∶水泥84Kg ，粘土220Kg ，膨润土15Kg

Ⅱ号混凝土配合比∶水泥110Kg ，粘土300kg ，膨润土25kg

Ⅲ号混凝土配合比∶水泥80kg ，粘土140kg ，膨润土50kg

1.7 在有围压情况下，塑性混凝土的极限应变值εmax随着围压的增加而增加，因此塑性混凝土比普通混凝土有较大的变形。不同围压下塑性混凝土的极限应变值见表4。

1.8 　普通混凝土养护后，完全干燥时的干缩量为0.06 %～ 0.09 % ，而塑性混凝土的干缩率为013 % ，比普通混凝土的干缩量大，因而比较适用于坝基防渗墙这样水下环境中。

1.9 　塑性混凝土渗透系数还随着时间的增长而降低，2a 后的渗透系数一般可降为28d 的1P100。

2 塑性混凝土的配合比

2.1 配合比对塑性混凝土抗压强度和变形模量的影响

    水泥用量越多，抗压强度越大，弹性模量也越大；在抗压强度相同的情况下，膨润土塑性混凝土的变形模量值最小， 粘土———膨润塑性混凝土的变形模量次之，粘土塑性混凝土的变形模量值最大；随着塑性混凝土干密度的增长，变形模量也逐渐增大，要降低塑性混凝土变形模量就必须降低其干密度。

2.2   配合比对塑性混凝土模强比的影响

    为提高塑性混凝土防渗墙的安全性，一方面应当尽量降低塑性混凝土的变形模量，另一方面，尽量提高塑性混凝土的强度，即降低模强比。当水泥用量增加时，塑性混凝土模强比增大；当水泥和膨润土掺量相同时，使用高标号水泥使模强比降低。

2.3    配合比对塑性混凝土极限应变的影响

    水胶比增加，塑性混凝土的极限应变增大，水泥用量增加，塑性混凝土极限应变降低，随膨润土用量增加，塑性混凝土的极限应变也增加。

2.4 　配合比对塑性混凝土C、Φ值的影响

    塑性混凝土的C 值随水泥用量增加而增加，内摩擦角Φ 随水胶比的加大而减少，一般塑性混凝土的C 值为0.2～ 0.8MPa ，Φ值为20°～40°。

2.5   配合比对塑性混凝土渗透系数的影响

    水泥用量越多，渗透系数越小，水胶比越大塑性混凝土渗透系数越大。

3     塑性混凝土的配合比原则

3.1 　正确选择水胶比。

    随着水胶比增大不利影响较多，有利影响较少，在满足施工要求的前提下，应选小的水胶比。

3.2 　合理选择水泥用量。

    一般1m3 塑性混凝土水泥用量80 ～170Kg ，应尽量选择高标号水泥。

3.3  　应尽量掺入适量的粘土和膨润土。

单纯加入其中一种土料的塑性混凝土的性能不如两种都加入的好。

3.4  增加砂率可以有效地降低弹性模量，通常塑性混凝土砂率40 %～60 %。

3.5  应选择一级配粗骨料，粗骨料的最大粒径以20mm 为最好。

4 　拌制塑性混凝土注意事项

4.1 　粘土的掺加

    一般运到工地的粘土都成块状，含水量也都不相同，如果采用过筛，晒干等方法处理将耗费过多的劳动力，最好制成泥浆，以泥浆形式掺入，但要保持泥浆的均匀，注意加水时扣除泥浆中的水分。

4.2 　膨润土的掺加

    膨润土最好也制成泥浆掺入，如无条件也可以干掺拌和，塑性混凝土一定要用强制式搅拌机，否则质量不易均匀。总之，塑性材料防渗墙在其受力变形后，能更好地与周围土层相协调，能改善防渗墙的应力状态，从而提高防渗墙的耐久性。然而塑性混凝土墙是一个试算和材料试配的过程，只有不断的试验，不断采用新技术，才能使该项技术得以优化与发展，并为水利航道枢纽工程和其它各类工程广泛应用。