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（山西省水利水電工程建設監(jiān)理有限公司，山西 晉中 030002）

0 引言

混凝土渠道為重要調水輸水水利基礎設施，具有重要的農業(yè)建設及水資源調控意義，由于水力滲透對混凝土渠道的抗裂性及防滲性提出較高的要求。目前，常用的水利渠道防護措施主要為混凝土襯砌，通過對水利渠道進行混凝土襯砌，一方面混凝土襯砌可以減少輸水過程中水的滲漏，確保水利設施正常運營；另一方面，混凝土襯砌可以實現對臨水面渠道坡體的保護，降低水流對渠道的沖刷，同時，混凝土襯砌渠道底部水生植物較少，降低泥沙等的淤積，從而提高渠道的能力[1-3]。目前常用的渠道襯砌材料主要包括混凝土類、鋪設式薄膜類。石板類以及水泥土等相關材料，不同渠道襯砌材料對渠道的抗?jié)B及抗裂性能具有不同程度的影響[4-5]。無論是從渠道的抗?jié)B性能、抗裂性能方面考慮，還是渠道的抗浮性以及抗凍性能方面考慮，混凝土類襯砌對渠道的防滲抗裂及耐久性都具有良好的適應性，并且混凝土工藝日趨成熟，也是我國工程領域應用比較廣泛的襯砌形式，傳統(tǒng)的混凝土襯砌抗裂性、抵抗水流沖刷的能力較弱。因此，對于摻加不同材料對混凝土相關力學性質進行改性，常見的摻加材料主要包括橡膠顆粒、聚丙烯纖維、粉煤灰、?；⒅轭w粒等，但現有的加筋混凝土的強度性能還需要進一步提高，尤其是對最優(yōu)摻量、混凝土的養(yǎng)護方式以及適當的施工方法、施工工藝的選擇。由于混凝土渠道的輸水及賦存環(huán)境的特殊性，對混凝土的工程應用性質的研究還應通過現場實際檢驗[6-10]。

加筋混凝土是將玄武巖纖維按照一定的比例摻加到混凝土中，提高混凝土強度等相關力學特性的一種新型混凝土材料。由于混凝土渠道對混凝土的抗裂性能具有較高要求，根據室內土工試驗對不同摻量的玄武巖纖維加筋混凝土的各項力學指標進行研究，并將其應用到具體混凝土渠道工程。

1 玄武巖纖維加筋混凝土強度試驗

1.1 玄武巖纖維加筋混凝土強度試驗方案

玄武巖纖維加筋混凝土強度試驗原材料包括水泥、細骨料河砂、粗骨料碎石、玄武巖纖維以及減水劑等外加劑。水泥選用PO 42.5級水泥，細骨料河砂細度模數為2.5的普通河砂，粗骨料碎石級配為5～20 mm，玄武巖纖維基本指標：直徑15 μm、長度16 mm、彈性模量可達95.0 GPa、抗拉強度可達4.50 GPa。試驗設計4種玄武巖纖維加筋混凝土配合比，分別為0.05%、0.10%、0.20%、0.25%、0.30%，普通混凝土配合比為水泥、細骨料、粗骨料的比值為1∶1.65∶2.80，混凝土養(yǎng)護齡期為28 d。將養(yǎng)護好的混凝土試件按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）開展試驗，分別得到不同玄武巖纖維摻量條件下抗壓強度、抗折強度以及劈裂抗拉強度等力學指標。

1.2 玄武巖纖維加筋混凝土強度試驗結果

根據玄武巖纖維加筋混凝土強度試驗方案，得到不同玄武巖纖維摻量條件下抗壓強度、抗折強度以及劈裂抗拉強度結果，如表1所示。

表1 玄武巖纖維加筋混凝土強度試驗結果

根據表1玄武巖纖維加筋混凝土強度試驗結果，當玄武巖纖維摻量0.25%以內，隨著玄武巖纖維摻量的增加，抗壓強度以及劈裂抗拉強度均逐漸增大，相較于無玄武巖纖維摻量的普通混凝土，當玄武巖纖維摻量w=0.25%時，抗壓強度、抗折強度以及劈裂抗拉強度的增大幅度分別為8.83%、25.0%、30.0%?？箟簭姸茸兓容^小，混凝土抗折強度以及劈裂抗拉強度逐漸增大，意味著玄武巖纖維摻加能夠提高混凝土的韌性及抗裂性，能夠改善和填充混凝土內部孔隙。根據圖1玄武巖纖維加筋混凝土強度變化規(guī)律，當玄武巖纖維摻量w＞0.25%時，混凝土強度出現降低，玄武巖纖維摻量越高，導致混凝土內部連接不連續(xù)，引起混凝土強度的降低。

2 渠道襯砌裂縫觀測結果

觀測渠道東西走向，渠道長度為752 m，周圍土體分布為平均厚度1.50 m的軟弱土層，選取渠道全長的中間地段為觀測點，渠道橫斷面如圖2所示。

圖1 玄武巖纖維加筋混凝土強度變化規(guī)律

混凝土襯砌渠道采用玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板，厚度為6 cm，水流方向為板長設置成3 m，逆水流方向為板寬設置成3.40 m。為對比玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板的襯砌效果，以原有普通混凝土段的裂縫觀測資料為參照，結果如表2所示，表中列舉2組普通混凝土裂縫觀測數據DZ-1、DZ-2作為對照組，6組玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板觀測組GC-1、GC-2、GC-3、GC-4 GC-5、GC-6。

表2 玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板裂縫情況統(tǒng)計

根據表2玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板裂縫情況統(tǒng)計可以得到，一方面從裂縫總條數角度，玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板裂縫總條數總是小于普通混凝土裂縫總條數，玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板抗裂性較好；另一方面，玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板裂縫長度主要集中于L＜20 cm范圍內，裂縫長度較短。通過以上分析，可以得到玄武巖纖維加筋混凝土襯砌板抗裂性能明顯優(yōu)于普通混凝土，對于水利渠道的維護具有良好的意義。

3 結論

玄武巖纖維加筋混凝土具有良好的韌性和抗裂性能，作為對水利渠道的襯砌結構能夠抵抗水流沖刷等外部作用，主要得到以下研究結論：

（1）通過摻加玄武巖纖維能夠提高混凝土的抗壓強度、抗折強度以及劈裂抗拉強度等力學強度，并且存在最優(yōu)玄武巖纖維摻量，當玄武巖纖維摻量w=0.25%時，抗壓強度、抗折強度以及劈裂抗拉強度的增大幅度分別為8.83%、25.0%、30.0%玄武巖纖維摻加能夠有效提高混凝土的韌性和抗裂性；

（2）根據現場玄武巖纖維混凝土襯砌板裂縫觀測情況，得到玄武巖纖維混凝土顯著提高深厚軟弱地基渠道抗裂性能，減少水流滲漏，具有良好的應用前景。