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塑性混凝土防渗墙施工质量控制

 xjyhnt图书馆 2021-04-13

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概述

1.1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。这种材料的特点是抗压强度不高,一般可控制在R28=0.5~5MPa,弹性模量较低,一般可控制在E28=100~2000MPa,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。最近几年省内采用塑性混凝土防渗墙的水利工程有:南水北调东湖水库水库、双王城水库、博兴水库塑性混凝土防渗墙,泰安市胜利水库塑性混凝土防渗墙,曲阜尼山水库、潍坊牟山水库塑性混凝土防渗墙等。
1.2塑性混凝土配合比的确定
 常规混凝土防渗墙混凝土配合比均以塑性混凝土为主,此配合比适用于地下防渗墙自流成型施工柔性材料,它具有极低的弹性模量、抗拉强度高、防水抗渗性能好等特点,能适应较大变形。由于它的这些特性使得塑性混凝土防渗墙在荷载作用下墙内应力值很低,克服了刚性混凝土防渗墙易产生裂缝的缺点。由于低透水性的粘土和膨润土的加入,使混凝土具有大的流动、粘聚性(坍落度18—20cm,扩散度34—38cm),并使得塑性混凝土的渗透系数接近甚至小于刚性的渗透系数,且有适当的强度,可以承受垂直方向的压应力和地下水的渗透压力。
  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,此外还需掺加膨润土(塑性指标较高),细骨料可用天然砂或机制砂,粗骨料宜用5-20mm的连续级配小石子。
    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。为确保工程的正常顺利开展,施工单位应根据设计指标,向试验单位咨询配制塑性混凝土所需材料的要求,综合考虑当地材料的供应情况确定料源,取样送检到具备资质的试验单位委托塑性混凝土配合比试验,确定适宜的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、坍落度、扩散度等。在工程施工中,承包商应根据实验室提供的实验室配合比按照粗细骨料的颗粒级配和含水量调整换算成施工配合比进行配料拌合,以确定最佳施工参数。

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施工质量控制

    塑性混凝土防渗墙的施工质量控制主要分为三个方面:一是成槽工艺,而是塑性混凝土的拌制、运输与浇筑,三是混凝土质量和墙体质量检查与检测。成槽工艺是为墙体保驾护航的,重点在导墙建设和护壁泥浆的制备和泥浆质量上,是基本常识,不在赘述,下面重点讨论后两个方面。
2.1膨润土的掺加方式
    膨润土的掺入方式先后采用了两种方式:(1)先将水泥、膨润土和细粗骨料混合干拌,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。
2.2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)配制塑性混凝土的膨润土必须颗分试验检测膨润土的粘粒含量和细度,粘粒含量最好在50%以上,细度在200目以上的膨润土 。
(4)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,以确定造槽、护壁泥浆、墙体浇筑等的工艺参数。
2.3施工阶段的质量控制
 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。重点控制以下几个方面:
    (1)槽段施工时,钻孔的孔位正确,劈孔中心线均在同一轴线上。无特别地层条件,单槽底面宜在同一高程上,便于砼浇筑时施工控制。
    (2)Ⅱ期槽段套接时,必须校正轴线,保证套接端的最小墙厚满足规范和设计要求。
    (3)在每次进行塑性混凝土浇筑前,应严格仔细检查砂石骨料的粒径,确保砂石骨料的粒径与试验确定的配合比所要求的粒径一致。
    (4)膨润土若采用湿掺方式,应随时检查并控制液体浓度,确保实际掺入量与试验确定的配合比一致;若采用干掺方式,应考虑膨润土结块现象,实际掺入量应大于配合比量,具体量视拌合后结块现象而定。同时,应检查膨润土和水泥的保存质量。
    (5)在防渗墙墙体浇筑前,应根据《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》制定浇筑方案。若运输时间和浇筑时停留时间太长,塑性混凝土的坍落度和扩散度的损失较严重,因此在制定浇筑方案时应充分考虑混凝土的运输能力和浇筑方式。
    (6)在浇筑过程中,可能因某种因素导致混凝土坍落度和扩散度损失严重而不能满足混凝土的浇筑要求,发生这种情况应采用适量的减水剂调节,严禁直接向混凝土中加水。
    (7)虽然塑性混凝土的扩散度较大,在浇筑过程中仍应确保混凝土面均匀上升,故应经常测量混凝土面高程,并及时填绘浇筑指示图。
    (8)混凝土的拌合、运输应保证浇筑能连续进行,拌合站应配备可靠的备用电源和备用拌和机。     
2.4施工质量的检查验收
 塑性混凝土防渗墙需进行混凝土质量检查和墙体质量检测,但在具体的检查方法上存在差异。
2.4.1混凝土质量检查
    混凝土质量检查是指对已浇筑的塑性混凝土的物理力学性能的检查,主要应包括抗压强度、弹性模量、渗透系数。抗压强度采用150mm的立方体试膜成型试件,一组三块,检测28天的抗压强度;弹性模量用直径150mm、高300mm的试膜成型六块一组的试件,检测28天的弹性模量;渗透系数采用上口直径175mm、下口直径185mm、高150mm的试膜成型六块一组的试件,检测28天的渗透性数。 2.4.2墙体质量的检查混凝土防渗墙成墙质量的检查,项目包括墙体强度、渗透性数、墙体深度、墙体的均匀度和连续性。墙体强度、渗透性数、墙体深度可采用钻孔取芯法检测,墙体的渗透性数宜分段钻孔并通过注水试验方法检测,分段长度不宜大于5米。墙体的均匀度和连续性可采用地质雷达和超高密度电法等物探方法进行无损检测,地质雷达法只适用于墙体深度不大于8米的防渗墙,超高密度电法能适用于各种深度的防渗墙,是目前检测地下连续墙墙体质量比较可靠有效的方法。

作者:方忠建 苗永刚 何百静

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