塑性混凝土材料性能試驗(yàn)研究與應(yīng)用1

1、wd格式整理版學(xué)習(xí)參考第一章第一章緒論1.11.1研究的目的與意義研究的目的與意義我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，水利是農(nóng)業(yè)的命脈，因此水利工程建設(shè)一直被擺在我國(guó)經(jīng)濟(jì)工作的重要日程?；炷练罎B墻國(guó)際上稱地下連續(xù)墻，隨著我國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展而廣泛應(yīng)用在不同的水工建筑物中，如壩體、壩基防滲、險(xiǎn)壩加固、壩后擋土、隧洞出口、溢洪道下游防沖加固以及圍堰、堤壩的防滲工程等。近年來也應(yīng)用在海港、碼頭、地鐵及城市高層建筑的基礎(chǔ)工程中。在各項(xiàng)水利工程、航道樞紐工程中建

2、造的混凝土防滲墻不計(jì)其數(shù)，其中深度超過40m的防滲墻有近50道，總面積近60萬m2，許多工程的難度在世界上都是罕見的[1]。過去防滲墻的墻體材料普遍采用常規(guī)混凝土，（一般稱剛性混凝土，彈性模量一般在10000MPa以上），由于剛性混凝土彈性模量高，在荷載作用下，極限變形能力小，墻與周圍壩基的變形差異大，導(dǎo)致防滲墻與圍巖的應(yīng)力不同，防滲墻內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中，因而致使墻內(nèi)產(chǎn)生有害裂縫，甚至有墻體被壓碎的危險(xiǎn)，使防滲墻遭到破壞。如加拿大馬尼克3號(hào)

3、壩采用了兩道剛性混凝土防滲墻，在108米高土壩荷重和水壓力作用下，墻內(nèi)應(yīng)力超過26106Pa，結(jié)果防滲墻被壓碎[2]。若在防滲墻內(nèi)設(shè)鋼筋，不僅使原材料耗費(fèi)大，增加了工程造價(jià)，而且使施工程序復(fù)雜，特別是在拆除階段需采用爆破技術(shù)，對(duì)主體建筑有影響[3]。此外，剛性混凝土墻體與周圍土體沉陷差別較大，與基礎(chǔ)部位相連接相當(dāng)困難。在這樣的背景下國(guó)內(nèi)外便開始探索采用一種新型的防滲墻墻體材料，即塑性混凝土，來解決傳統(tǒng)的剛性混凝土防滲墻出現(xiàn)的問題，相應(yīng)地

4、，加強(qiáng)對(duì)塑性混凝土各種材料性能的試驗(yàn)研究就顯得相當(dāng)重要。塑性混凝土是近幾年才發(fā)展起來的一種介于土與普通混凝土之間的柔性工程材料，它是一種由水泥、水、粘土、膨潤(rùn)土、石子、砂子等原材料經(jīng)攪拌、漿體澆筑、凝結(jié)而成的混合材料。為了改善塑性混凝土的特性同時(shí)節(jié)約水泥，有時(shí)還要摻加粉煤灰、外加劑。塑性混凝土原材料組成與普通混凝土原材料組成的最大差異是膠凝材料組成不同，塑性混凝土的膠凝材料除了水泥之外，還有膨潤(rùn)土、粘土等，也可以同時(shí)摻入兩種材料。按膠凝

5、材料組成的不同，塑性wd格式整理版學(xué)習(xí)參考際大壩會(huì)議上介紹的阿根廷西雷塔水電工程（總長(zhǎng)47.7km，總面積達(dá)90萬m2，堪稱世界上最長(zhǎng)的防滲墻）、智利的科爾本土石壩（墻深68m，作用水頭110m，覆蓋層厚68m，塑性混凝土防滲墻防滲效率達(dá)到99.8％）、日本只見壩工程（在21m覆蓋層中使用的塑性混凝土防滲墻，墻體與周圍土體相對(duì)沉陷僅差幾毫米）、西班牙阿爾翁壩工程中的塑性混凝土防滲墻均取得了令人滿意的效果[4]。第九屆國(guó)際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程

6、會(huì)議提出了對(duì)灌漿混合物和塑性混凝土的比較[5]，該研究計(jì)劃對(duì)灌漿料和塑性混凝土的三軸“應(yīng)力－應(yīng)變”強(qiáng)度特性進(jìn)行了對(duì)比。Colbun壩的試驗(yàn)研究評(píng)價(jià)了6種塑性混凝土的配合比設(shè)計(jì)，研究得出：滲透系數(shù)與滲透坡降無關(guān)，抗剪強(qiáng)度和初始的切線模量隨水灰比的下降而增加，且隨有效固結(jié)力的增加而增加，破壞時(shí)應(yīng)變隨固結(jié)應(yīng)力的增加而增加[6][7]。國(guó)際大壩會(huì)議的研究計(jì)劃中進(jìn)行了無側(cè)限壓力試驗(yàn)和無側(cè)限不排水壓力試驗(yàn)，并把塑性混凝土截水墻施工時(shí)應(yīng)該采用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)

7、則加以總結(jié)[8]。Bucknell大學(xué)的試驗(yàn)研究項(xiàng)目以塑性混凝土作截水墻的材料，進(jìn)行了滲透試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)[9]。我國(guó)對(duì)塑性混凝土的研究始于20世紀(jì)80年代初，為了尋求彈性模量低的墻體材料，采用在混凝土中摻加粘土成份（約占膠凝材料量的20％）、粉煤灰和減水劑的方法，但成效不明顯，水泥用量仍在300kgm3以上，彈性模量高于14000MPa。80年代中期，長(zhǎng)江水利委員會(huì)科學(xué)研究院曾對(duì)長(zhǎng)江三峽水電站深水圍堰柔性心墻的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行理論計(jì)算和分析

8、研究，計(jì)算結(jié)果表明：防滲墻若采用柔性材料，將會(huì)使整個(gè)墻體內(nèi)應(yīng)力值降低80％左右，同時(shí)，墻內(nèi)無拉應(yīng)力存在[10]。1988年9月新疆烏拉泊水庫除險(xiǎn)加固工程中，在壩頂修建一道塑性混凝土防滲墻，最大墻深50m，墻厚0.8m，這是塑性混凝土防滲墻在我國(guó)的最初試驗(yàn)應(yīng)用，華北水利水電學(xué)院曾對(duì)該壩采用塑性混凝土防滲墻作了有限元計(jì)算。1989年3月，福建水口水電站主圍堰首次將塑性混凝土用于圍堰防滲墻，并取得了良好的效果，隨后在許多大中型水電工程中推廣應(yīng)