李廣森，高峰華，李莉，李縱，張國(guó)權(quán)

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

1 工程概況

遼寧紅沿河核電廠一期取水口導(dǎo)流堤和施工圍堰工程，位于遼寧省瓦房店市東崗鄉(xiāng)林溝村小孫屯，地處瓦房店市西端渤海遼東灣東海岸溫坨子。取水口圍堰工程堤體設(shè)計(jì)采用10～100 kg堤心石填筑，因?qū)Я鞯探Y(jié)合施工圍堰，沿堤體中心線設(shè)置防滲墻，防滲墻采用塑性混凝土。

2 技術(shù)要求

塑性混凝土防滲墻設(shè)計(jì)指標(biāo)是28 d抗壓強(qiáng)度不低于1.0 MPa；彈性模量不小于300 MPa，滲透系數(shù)不大于1×10－6cm/s；防滲墻厚度為800 mm。

為使得塑性混凝土墻具有良好的可施工性，其入孔坍落度應(yīng)為180～220 mm，擴(kuò)展度為340～400 mm；坍落度保持150 mm以上的時(shí)間應(yīng)不小于1 h?；炷恋闹囟葹?0～22 kN/m3。

3 試驗(yàn)依據(jù)

塑性混凝土防滲墻試驗(yàn)依據(jù)：

1）取水口導(dǎo)流堤和施工圍堰設(shè)計(jì)說(shuō)明；

2）SL174-96《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》；

3）SL352-2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》；

4）JTJ270-98《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》；5）SY/T 5060-1993《鉆井液用膨潤(rùn)土》。

4 塑性混凝土試驗(yàn)

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)塑性混凝土試驗(yàn)規(guī)程，因此試驗(yàn)主要依據(jù)SL174-96《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》與SL352-2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》。

4.1 塑性混凝土的工作性能

4.1.1 坍落度

塑性混凝土作為防滲墻的施工應(yīng)具有良好的工作性能。試驗(yàn)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和混凝土。根據(jù)設(shè)計(jì)要求塑性混凝土的坍落度在180～220 mm，試驗(yàn)結(jié)果如表1、圖1和圖2。

從表1、圖1和圖2分析可知：

1）當(dāng)膨潤(rùn)土摻量不變，而改變水泥用量時(shí)，初始坍落度滿足要求；經(jīng)過(guò)1 h的延時(shí)后，坍落度變化最大的是1號(hào)配合比，損失45 mm；坍落度損失最小的是2號(hào)和3號(hào)配合比，損失15 mm。

表1 塑性混凝土性能試驗(yàn)

圖1 改變水泥用量坍落度的變化

圖2 改變膨潤(rùn)土摻量坍落度的變化

2）當(dāng)水泥用量不變，而改變膨潤(rùn)土摻量時(shí)，初始坍落度滿足要求；經(jīng)過(guò)1 h的延時(shí)后，坍落度變化最大的是8號(hào)配合比，損失45 mm；坍落度損失最小的是7號(hào)配合比，損失15 mm。

3）從表1可以看出上述配合比的坍落度延時(shí)損失都較小，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.1.2 擴(kuò)展度

塑性混凝土擴(kuò)展度的測(cè)定：用坍落度筒測(cè)量塑性混凝土坍落度之后，隨即測(cè)量塑性混凝土拌合物坍落擴(kuò)展終止后擴(kuò)展面相互垂直的兩個(gè)直徑，取兩直徑的平均值。設(shè)計(jì)要求的擴(kuò)展度為340～400mm。試驗(yàn)結(jié)果如表1、圖3和圖4。

圖3 改變水泥用量擴(kuò)展度的變化

圖4 改變膨潤(rùn)土摻量擴(kuò)展度的變化

從表1、圖3和圖4分析：

1）當(dāng)膨潤(rùn)土摻量不變，而改變水泥用量時(shí)，初始擴(kuò)展度滿足要求，經(jīng)過(guò)1 h的延時(shí)后，擴(kuò)展度變化最大的是1號(hào)配合比，損失92 mm；擴(kuò)展度損失最小的是2號(hào)配合比，損失27 mm。

2）當(dāng)水泥用量不變，而改變膨潤(rùn)土摻量時(shí)，初始擴(kuò)展度滿足要求；經(jīng)過(guò)1 h的延時(shí)后，擴(kuò)展度變化最大的是8號(hào)配合比，損失105 mm；擴(kuò)展度損失最小的是7號(hào)配合比，損失58 mm。

3）從表1可以看出上述配合比擴(kuò)展度的延時(shí)損失都較小，滿足施工要求。

4.1.3 塑性混凝土的重度

塑性混凝土的重度采用重度筒進(jìn)行測(cè)定，設(shè)計(jì)要求塑性混凝土的重度為20～22 kN/m3。從表1可以看出所有塑性混凝土配合比的重度全部滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 塑性混凝土的強(qiáng)度

4.2.1 立方體抗壓強(qiáng)度

塑性混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度采用搗棒人工插搗方式成型，試件采用150 mm×150 mm×150 mm的立方體試模，分2層裝料，每層插搗27次。試件采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法至7 d和28 d進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表2、圖5和圖6。

從表2、圖5和圖6分析可知：

1）在立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中，當(dāng)固定膨潤(rùn)土的摻量，改變水泥用量，塑性混凝土7 d和28 d的立方體抗壓強(qiáng)度，隨著水泥用量的增加，抗壓強(qiáng)度也在增加。

2）當(dāng)固定水泥用量，改變膨潤(rùn)土的摻量，塑性混凝土7 d和28 d的立方體抗壓強(qiáng)度隨著膨潤(rùn)土摻量的增加，抗壓強(qiáng)度在逐漸降低。

表2 塑性混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)

圖5 不同水泥用量對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度的影響

圖6 不同膨潤(rùn)土摻量對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度的影響

3）從上述塑性混凝土配合比試驗(yàn)中，不論改變水泥用量，還是改變膨潤(rùn)土摻量，其28 d的立方體抗壓強(qiáng)度均大于1 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.2 軸心抗壓強(qiáng)度

塑性混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用φ150 mm×300 mm的試模，1組3塊。成型裝料分3層，每層用搗棒插搗22次。試件采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法至28 d進(jìn)行軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表2、圖7和圖8。

圖7 改變水泥用量對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度的影響

圖8 不同膨潤(rùn)土摻量對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度的影響

從表2、圖7和圖8分析可知：

1）在軸心抗壓強(qiáng)度中，固定膨潤(rùn)土的摻量，改變水泥用量，28 d軸心抗壓強(qiáng)度隨著水泥用量的增加，強(qiáng)度在不斷地增加，而且增加的幅度成直線線性關(guān)系。如果用Y表示軸心抗壓強(qiáng)度，X代表水泥用量，它們之間的關(guān)系式為Y＝0.068 3X－5.444。相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)為r＝0.999 9。

2）如果固定水泥用量，改變膨潤(rùn)土的摻量，28 d軸心抗壓強(qiáng)度隨著膨潤(rùn)土摻量的增加，抗壓強(qiáng)度在不斷地下降。

3）在塑性混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中，無(wú)論改變水泥用量，還是改變膨潤(rùn)土摻量，28 d的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.3 立方體劈裂抗拉強(qiáng)度

塑性混凝土的立方體劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，采用150 mm×150 mm×150 mm的立方體試模。試件成型裝料分2層，每層用搗棒插搗27次。采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)至28 d進(jìn)行立方體劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表2、圖9和圖10。

圖9 不同水泥用量對(duì)立方體劈裂抗拉強(qiáng)度的影響

圖10 不同膨潤(rùn)土摻量對(duì)立方體劈裂抗拉強(qiáng)度的影響

從表2、圖9和圖10分析可知：

1）塑性混凝土的立方體劈裂抗拉強(qiáng)度，在固定膨潤(rùn)土的摻量，改變水泥用量情況下，其28 d的立方體劈裂抗拉強(qiáng)度隨著水泥用量的提高，劈裂抗拉強(qiáng)度也在提高。

2）固定水泥用量，改變膨潤(rùn)土的摻量，28 d立方體劈裂抗拉強(qiáng)度隨著膨潤(rùn)土摻量的增加，劈裂抗拉強(qiáng)度在逐漸降低。

4.2.4 軸心抗拉強(qiáng)度

塑性混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，試件采用φ150 mm×300 mm的試模，1組3塊。試件成型裝料分3層，每層用搗棒插搗22次。采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)至28 d后，在試件的兩端用環(huán)氧樹(shù)脂型膠粘劑粘接φ150 mm鋼質(zhì)拉板，膠粘劑固化后，在拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行軸心抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2和圖11。

圖11 不同水泥用量對(duì)軸心抗拉強(qiáng)度的影響

從表2和圖11分析可知：在塑性混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)中，固定膨潤(rùn)土的摻量，改變水泥用量，其28 d的軸心抗拉強(qiáng)度隨著水泥用量的增加，抗拉強(qiáng)度呈上升的趨勢(shì)。

5 塑性混凝土彈性模量

彈性模量是塑性混凝土的一項(xiàng)重要力學(xué)指標(biāo)，它反映了塑性混凝土所受應(yīng)力與所產(chǎn)生應(yīng)變之間的關(guān)系，是進(jìn)行塑性混凝土配合比設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。

本次塑性混凝土彈性模量試驗(yàn)采用φ150 mm×300 mm的試模，以6個(gè)試件為1組，其中3個(gè)測(cè)定軸心抗壓強(qiáng)度，3個(gè)測(cè)定抗壓彈性模量。成型裝料分3層，每層用搗棒插搗27次。采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，到達(dá)28 d試驗(yàn)齡期時(shí)，將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，擦凈表面，量測(cè)斷面尺寸。然后將試件安放在試驗(yàn)機(jī)上，測(cè)定塑性混凝土的破壞荷載。

彈性模量試驗(yàn)將試件安放在試驗(yàn)機(jī)的下壓板上，使試件中心與試驗(yàn)機(jī)的下壓板中心對(duì)準(zhǔn)。開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)上壓板與試件快接觸時(shí)，調(diào)整球座，使接觸均衡。為客觀地測(cè)出塑性混凝土的彈性模量值，用磁性表架將百分表對(duì)稱固定于試件的兩側(cè)，分別測(cè)量整個(gè)試件兩側(cè)的變形值。正式試驗(yàn)前，先進(jìn)行預(yù)壓，以0.05～0.1 MPa/s逐步加荷，最大預(yù)壓應(yīng)力約為破壞強(qiáng)度的40%，反復(fù)預(yù)壓3次，直至兩側(cè)百分表的讀數(shù)差值不超過(guò)給定的允許誤差為止。試件經(jīng)預(yù)壓后，進(jìn)行正式試驗(yàn)，加荷方式與預(yù)壓時(shí)相同。在試驗(yàn)記錄表上每增加4 kN荷載，分別記下百分表相應(yīng)的讀數(shù)。試件的彈性模量值，以應(yīng)力從0.5 MPa時(shí)的荷載增加到40%的極限破壞荷載時(shí)的“應(yīng)力-變形”曲線圖，據(jù)此來(lái)計(jì)算塑性混凝土靜力抗壓彈性模量。試驗(yàn)結(jié)果如表3、圖12和圖13。

表3 塑性混凝土靜力抗壓彈性模量試驗(yàn)

圖12 不同水泥用量對(duì)靜力抗壓彈性模量的影響

圖13 不同膨潤(rùn)土摻量對(duì)靜力抗壓彈性模量的影響

從表3、圖12和圖13分析可知：

1）塑性混凝土的靜力抗壓彈性模量試驗(yàn)，當(dāng)固定膨潤(rùn)土摻量，改變水泥用量時(shí)，其靜力抗壓彈性模量呈上升趨勢(shì)。

2）當(dāng)固定水泥用量，改變膨潤(rùn)土摻量，其靜力抗壓彈性模量呈下降趨勢(shì)。

3）在塑性混凝土靜力抗壓彈性模量試驗(yàn)中，不論改變水泥用量，還是改變膨潤(rùn)土的摻量，其28 d的靜力抗壓彈性模量都大于300 MPa。

6 塑性混凝土滲透性能

塑性混凝土作為導(dǎo)流堤和施工圍堰中的防滲墻，其主要作用是防止外面的海水滲入，給取水建筑物的干地施工和取水明渠干挖創(chuàng)造條件。

塑性混凝土的滲透系數(shù)采用給定的一次加水壓法進(jìn)行試驗(yàn)，加水壓力根據(jù)塑性混凝土的強(qiáng)度、滲透性確定。一次加水壓，至水從試件頂面滲出為止，停止加壓。并記錄試驗(yàn)過(guò)程試件透水時(shí)間，計(jì)算其相對(duì)滲透系數(shù)，以1組3個(gè)試件測(cè)值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。

我們?cè)谏鲜鏊苄曰炷僚浜媳戎羞x擇了3號(hào)、6號(hào)、7號(hào)做相對(duì)滲透系數(shù)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分別是1.70×10-8cm/s、8.65×10-8cm/s、1.07×10-8cm/s。

7 工程應(yīng)用

遼寧紅沿河核電廠一期工程的取水口導(dǎo)流堤和施工圍堰的防滲墻，設(shè)計(jì)軸線長(zhǎng)384.56 m，共劃分為76個(gè)槽段。Ⅰ期槽段長(zhǎng)4.8 m、Ⅱ期槽段長(zhǎng)6.8 m。墻頂高程+3.0 m，墻底進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖0.8 m，墻體深度一般為15～20 m，最大設(shè)計(jì)深度為28.7 m，墻體厚度0.8 m。

防滲墻施工采用6號(hào)塑性混凝土配合比。在施工中，為全面檢測(cè)分析控制防滲墻混凝土質(zhì)量，對(duì)塑性混凝土取樣進(jìn)行了101組立方體抗壓強(qiáng)度、8組滲透系數(shù)和8組靜力抗壓彈性模量試驗(yàn)檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)立方體抗壓強(qiáng)度值在1.5～3.3 MPa，平均值為2.3 MPa，100%達(dá)到設(shè)計(jì)要求；滲透系數(shù)在5.7×10-8～7.0×10-8cm/s；靜力抗壓彈性模量在405～486 MPa，平均值為443 MPa。所有技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)分析評(píng)定質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。

遼寧紅沿河核電廠一期工程的取水口圍堰內(nèi)抽水工作于2010年2月1日15時(shí)開(kāi)始，日抽水量1.4萬(wàn)m3，累計(jì)抽水約10萬(wàn)m3，至2月8日抽水完成。經(jīng)過(guò)對(duì)圍堰內(nèi)的觀測(cè)，滲流量滿足設(shè)計(jì)要求。

8 結(jié)論

1）防滲墻采用塑性混凝土施工時(shí)，除了滿足設(shè)計(jì)要求外，應(yīng)具有良好的可施工性，其中包括入孔坍落度的選擇；坍落度的保持時(shí)間；擴(kuò)展度的取值。

2）在塑性混凝土中，當(dāng)固定膨潤(rùn)土的摻量，改變水泥用量時(shí)，塑性混凝土28 d的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、立方體劈裂抗拉強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度隨著水泥用量的增加在不斷地增長(zhǎng)；靜力抗壓彈性模量隨著水泥用量的增加也在增加。

3）在塑性混凝土中，當(dāng)固定水泥摻量，改變膨潤(rùn)土的摻量時(shí)，塑性混凝土28 d的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、立方體劈裂抗拉強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度隨著膨潤(rùn)土摻量的增加在不斷地降低；靜力抗壓彈性模量隨著膨潤(rùn)土摻量的增加呈下降趨勢(shì)。

[1]SL174-1996，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]SL352-2006，水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3]SY/T 5060-1993，鉆井液用膨潤(rùn)土[S].

[4]JTJ270-1998水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].