摘要：塑性混凝土作为一种新的防渗墙施工材料，在水工建筑物防渗墙施工中得到了广泛的应用。通过不同的配合比设计，使塑性混凝土可以满足不同的施工需要。本文简述了塑性混凝土配合比设计的参考原则和注意事项。通过参考相关文献资料，简述其技术指标、性能试验方法及其施工工艺。
关键词：塑性混凝土；防渗墙；配合比；水工建筑物
1引言
混凝土防渗墙是在松散透水地基或土石坝（堰）坝体中以泥浆固壁连续造孔成槽，并在泥浆环境下浇筑混凝土或回填其它防渗材料筑成的用于截断地下渗流的地下连续墙。混凝土防渗墙的主要作用是为大坝和堤防工程提供防渗保护。混凝防渗墙的施工技术与工艺起源于意大利，于1958年首次引入我国并且首先应用在水坝地基防渗处理当中。五十多年来，通过大量的工程实践和材料试验，防渗墙施工方法，施工效率，施工设备不断提高，施工能力不断扩大。应用范围也从单一的坝基防渗扩展到病险库处理、围堰施工等领域，克服了孤石、强漏水等复杂地质条件的技术瓶颈[1]。现在我国的混凝土防渗墙技术已经跻身于世界先进水平。
塑性混凝土是加入了粘土和膨润土并且减少普通混凝土中的水泥用量而形成的一种弹性模量和强度更低的柔性墙体材料。塑性混凝土在许多大中型水工建筑物防渗墙施工中得到了广泛的应用，如福建水口水电站的围堰防渗墙工程、小浪底水利枢纽主坝、长江干堤防渗加固、丹江口副坝、三峡工程围堰。三峡工程二期围堰塑性混凝土防渗墙的建成代表了我国塑性混凝土防渗墙技术的最高水平。
塑性混凝土防渗墙克服了传统的刚性墙体和土体弹模差异大、应力大、不适应土体变形、易发生土墙分离、墙体断裂、极限应变小等缺点。塑性混凝土极限应变值一般在0.33%～0.7%左右，为普通混凝土的2到4倍，能够消除刚性墙体由于围土和墙体变形不同而引起的高应力状态，塑性混凝土弹性模量接近于地基的变形，从而大大改善了墙体的应力状态，在强度较低的情况下，也不会发生墙体开裂[2]。
因此塑性混凝土相较于刚性混凝土具有渗透系数小、较低的弹性模量、较大的极限应变、良好的抗震特性、良好的耐久性和安全性等优点[3]。混凝土防渗墙施工方便，防渗效果好，并且能够减少水泥和钢材使用量，从而降低了工程造价。目前是土石坝和坝基防渗所采用的主要型式之一。目前，我国塑性混凝土防渗墙工程已超过60座，成墙面积达80余万[4]。本文对水工建筑物塑性混凝土防渗墙的应用和发展进行了简要探讨。
2塑性混凝土原材料
塑性混凝土一般由水泥、粘土、膨润土、粉煤灰、骨料、外加剂等材料组成，可以通过试拌，来调整各材料的配合比例，从而使塑性混凝土拌合物满足不同的工程的施工和设计要求。
3塑性混凝土的配合比设计
当塑性混凝土的配合比不同时，使得其性能差异巨大，从而令塑性混凝土配合比设计工作变得复杂繁琐，一般其配合比设计可以按下原则进行：
1)塑性混凝土胶凝材料的总量不宜低于350 ，其中水泥用量不宜少于80，一般为100 至150 ；膨润土用量不宜少于40 ，且膨润土掺量宜控制在胶凝材料总量的40%～60%，水泥和膨润土的合计用量不宜少于160。为了降低塑性混凝土的强度和弹性模量，并且提高混凝土防渗能力，砂率宜控制在胶凝材料总量的50%～70%，在满足流动性的前提下，还可以应该掺加减少水分的外加剂。塑性混凝土宜采用一级配骨料[5]。
2)为了塑性混凝土防渗墙能够达到更好的安全度，所选配合比应使混凝土具有较小的模强比。设计的配合比最好使混凝土模强比小于100；不应使混凝土模强比大于500。
3)设计混凝土配合比时应考虑与防渗墙相邻土体性质的影响。通常，防渗墙体的弹性模量为其相邻土体弹性模量的4到5倍为宜，最大不宜超过10倍；同时塑形混凝土的非线性指数 与围土的非线性指数相近。
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4)为了提高塑性混凝土的和易性，塑性混凝土的用水量要大，当膨润土和黏土采用湿掺法时，水灰比宜大于2，一般多为3～6，有时可达到4～10。对于永久性工程，可以掺入适量粉煤灰从而提高塑性混凝土防渗墙的后期强度和降低其渗透系数[6]。塑性混凝土不能忽略在泥浆环境下的浇筑条件对实际强度的影响。
4塑性混凝土一般试验方法
目前国内关于塑性混凝土的试验规程较少，因此本文仅参考DLT5303-2013《水工塑性混凝土试验规程》的轴心抗压强度与静力抗压弹性模量试验。
轴心抗压强度与静力抗压弹性模量试验为了测定塑性混凝土棱柱体或圆柱体试件的轴心抗压强度与静力抗压弹性模量，试件为 棱柱体或 圆柱体。将配有磁力底座的千分表或位移传感器作为应变测量装置。实验过程中应注意试件保湿。
测定轴心抗压强度。以～的速率连续而均匀的加荷，当试件临近破坏荷载并开始变形时，应当立即停止调整试验机油门，直至试件破坏，并记录破坏荷载。
测定抗压弹性模量。开始前应当将配有磁力底座的千分表或位移传感器固定在试验机下压板临近试件两边对称位置，并调整至满足试验要求。以～的速率缓慢施加压力进行预压，最大预压应力不能超过试件破坏强度的20%，并且不超过。在预压过程中随时观察试验机以及仪表运转是否正常，并及时调整。最后一次预压完成后应保持预压荷载10s左右，然后缓慢加压，进行正式试验，加荷速率和预压相同。加荷应力达到极限破坏强度的80%时，再卸下量表，并以相同速率压至试件破坏。
5塑性混凝土防渗墙一般施工工艺
塑性混凝土防渗墙的主要施工工序为：施工准备→测量放样→施工平台与导墙施工→抓孔成槽→清底→灌注混凝土等。
塑性混凝土防渗墙施工中常用的成槽方法有：钻劈法、抓取法、铣削法等。
钻劈法是利用冲击钻机或回转钻机钻凿主孔和劈打副孔形成槽孔的一种造孔施工方法。
抓取法只是利用挖掘地层，形成槽孔的一种防渗墙造孔施工方法，效率高于钻劈法，适用于细颗粒底层，但是槽孔精度低。
铣削法是利用专用的铣槽机铣削地层形成槽孔的一种防渗墙造孔施工方法，是目前最新的槽孔建造工艺，适用于砾石以下细颗粒松散地层和软弱岩层，该方法效率高，形成的槽孔质量好，但成本较高。
6总结
塑性混凝土虽然发展时间较短，但是塑性混凝土作为一种弹性模量小，防渗性能好的新材料，在土石坝和坝基防渗中有着良好的应用前景。由于塑性混凝土本身特性原因，因此实际工程实践中，需要达到良好的配合比来满足不同的施工要求，这就需要做大量配比试验。而在施工过程中，也应该严格按照施工现场的具体情况来确定所用塑性混凝土，保证施工质量。
参考文献
[1]陈庚仪 .我国水工混凝土防渗墙技术的应用和发展[C]水利水电地基与基础工程学术会议论文集， 2002 .
[2]朱伟兵，季建. 塑性混凝土性能及工程应用研究[J].四川水力发电，2009，28(2):112-115.
[3]DL/T5199.水电水利工程混凝土防渗墙施工规范[S]. 2004 .
[4]宗敦峰，刘建发，肖恩尚，等. 水工建筑物防渗墙技术60年_成墙技术和工艺[J].水利学报， 2016,4（3）:455-462.
[5]SL174-2014. 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].2014.
[6]王清友，孙万功，熊欢 . 塑性混凝土防渗墙[M].北京：中国水利水电出版社，2008 .
论文作者:王龙江
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年8月下
论文发表时间:2019/3/13
标签：混凝土论文; 塑性论文; 防渗墙论文; 弹性模量论文; 水工论文; 预压论文; 防渗论文; 《新材料·新装饰》2018年8月下论文;