塑性混凝土材料性能试验研究与应用1

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1、word格式整理版第一章绪论1.1研究的目的与意义我国是一个农业大国，水利是农业的命脉，因此水利工程建设一直被摆在我国经济工作的重要日程。混凝土防渗墙国际上称地下连续墙，随着我国水电事业的发展而广泛应用在不同的水工建筑物中，如坝体、坝基防渗、险坝加固、坝后挡土、隧洞出口、溢洪道下游防冲加固以及围堰、堤坝的防渗工程等。近年来也应用在海港、码头、地铁及城市高层建筑的基础工程中。在各项水利工程、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

2、在世界上都是罕见的[1]。过去防渗墙的墙体材料普遍采用常规混凝土，（一般称刚性混凝土，弹性模量一般在10000MPa以上），由于刚性混凝土弹性模量高，在荷载作用下，极限变形能力小，墙与周围坝基的变形差异大，导致防渗墙与围岩的应力不同，防渗墙内产生应力集中，因而致使墙内产生有害裂缝，甚至有墙体被压碎的危险，使防渗墙遭到破坏。如加拿大马尼克3号坝采用了两道刚性混凝土防渗墙，在108米高土坝荷重和水压力作用下，墙内应力超过26×106Pa，结果防渗墙被压碎[2]。若在防渗墙内设钢筋，不仅使原材料耗费大，增加

3、了工程造价，而且使施工程序复杂，特别是在拆除阶段需采用爆破技术，对主体建筑有影响[3]。此外，刚性混凝土墙体与周围土体沉陷差别较大，与基础部位相连接相当困难。在这样的背景下国内外便开始探索采用一种新型的防渗墙墙体材料，即塑性混凝土，来解决传统的刚性混凝土防渗墙出现的问题，相应地，加强对塑性混凝土各种材料性能的试验研究就显得相当重要。塑性混凝土是近几年才发展起来的一种介于土与普通混凝土之间的柔性工程材料，它是一种由水泥、水、粘土、膨润土、石子、砂子等原材料经搅拌、浆体浇筑、凝结而成的混合材料。为了改善塑

4、性混凝土的特性同时节约水泥，有时还要掺加粉煤灰、外加剂。塑性混凝土原材料组成与普通混凝土原材料组成的最大差异是胶凝材料组成不同，塑性混凝土的胶凝材料除了水泥之外，还有膨润土、粘土等，也可以同时掺入两种材料。按胶凝材料组成的不同，塑性混凝土可分为膨润土塑性混凝土、粘土塑性混凝土以及粘土加膨润土塑性混凝土三种类型。学习参考word格式整理版与普通混凝土相比，塑性混凝土有如下特性：弹性模量低（接近砂卵在地基的弹性模量），极限应变较大，有较好的抗裂性能，在降低构筑物渗漏量的情况下，安全使用寿命比普通混凝土长；

5、防渗效果好，渗透系数较小，其渗透系数一般在n×10－7～n×10－9cm/s，随着水泥和膨润土掺量的增加，渗透系数还会减小；抗压强度不高，一般为2～4MPa，最终强度比普通混凝土低，但由于它的弹性模量与地基弹性模量相近，能适应地基变形，使构筑物与地基联合受力，因而承受比普通混凝土大得多的变形；拌和物工作性好，流动性、粘聚性良好，不易离析，不堵管，易于泵送且不需振捣，能自流平、自密实，初凝和终凝时间比普通混凝土长，另外塑性混凝土早期强度低，后期强度上升快；水泥用量少，仅为普通混凝土水泥用量的30％左右，

6、能节约大量水泥，降低工程造价。由于具有上述这些特性，塑性混凝土被国内外广泛用作防渗墙墙体材料应用于大坝防渗墙结构、堤防防渗加固的连续墙中。塑性混凝土防渗墙的配合比设计与普通混凝土的配合比设计不同，普通混凝土是根据所需强度进行配制的，塑性混凝土是根据工程所需要适应墙身周围材料的变形模量和抗渗要求配制的，同时，拌和物的和易性要满足施工方便的要求，墙身材料的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、容重等性能指标还要满足一定的要求。因而，加强塑性混凝土材料性能的研究对塑性混凝土防渗墙的配合比设计以及施工都有重要的作用，

7、此外，对于塑性混凝土防渗墙的施工以及防渗墙在工作运行期间的维护都有重要的指导意义。1.2国内外研究的现状及存在的问题塑性混凝土早在20世纪60年代国外已开始应用，70年代以来，国外对塑性混凝土进行了大量试验研究，对塑性混凝土的弹性模量和相对渗透系数进行了探讨，并修建了一批塑性混凝土防渗墙，它们在基础防渗、病险坝防渗加固处理等方面，得到了广泛的应用，且很成功，并取得了丰富的经验。80年代以来，国际大坝工程界对塑性混凝土防渗墙技术予以了很大的关注，第14、15、17届国际大坝会议上发表了多篇塑性混凝土防渗

8、墙工程的文章。如第17届国际大坝会议上介绍的阿根廷西雷塔水电工程（总长47.7km，总面积达90万m2学习参考word格式整理版，堪称世界上最长的防渗墙）、智利的科尔本土石坝（墙深68m，作用水头110m，覆盖层厚68m，塑性混凝土防渗墙防渗效率达到99.8％）、日本只见坝工程（在21m覆盖层中使用的塑性混凝土防渗墙，墙体与周围土体相对沉陷仅差几毫米）、西班牙阿尔翁坝工程中的塑性混凝土防渗墙均取得了令人满意的效果[4]。第九届国际土力学和基础工程会议提出