渗透结晶材料在大坝塑性混凝土防渗墙中的应用.pdf
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1、水 力 发 电 第 3 8卷第2 期 2 0 1 2年2月 渗 透 结 晶材 料 在 大 坝 塑 性 混 凝 土 防 渗 墙 中 的 应 用 王 可 良,许 尚杰 ,程素珍 ( 山东水利科 学研 究院 ,山东济南 2 5 0 0 1 4 ) 摘 要 :为研究渗 透结晶材料对塑性混凝 土渗 透系数的影响 ,采用抗渗试 验方 法 ,结合扫描 电子显微 ( S E M)和压 汞法 ( MI P )对 塑性混凝土 的微观结构进行 分析和 表征 。结 果表 明 ,渗透结 晶材料显 著降低 塑性混凝 土渗透 系数 , 对混凝土弹性模量影响较小 。 关键词 :混凝土 ;渗透结晶材料 ;渗透系数 ;微观结 构
2、 Ap p l i c a t i o n o f P e r m e a t e d Cr y s t a l li n e M a t e r i a l s i n t h e Pl a s t i c Co n c r e t e Cu t o ff W a l l o f Da m Wa n g K e l i a n g , X u S h a n g j i e , C h e n g S u z h e n ( S h a n d o n g P r o v i n c i a l Wa t e r R e s o u r c e s R e s e a r c h I n s
3、 t i t u t e , J i n a n 2 5 0 0 1 4 , S h a n d o n g , C h i n a ) Ab s t r a c t :I n o r d e r t o s t u d y t h e i n fl u e n c e o f p e r me a t e d c r y s t a l l i n e ma t e r i a l s o n t h e p e r me a F ; l i t y c o e f f i c i e n t o f p l a s t i c c o n c r e t e , t h e mi c r
4、o s t r u c t u r e o f p l a s t i c c o n c r e t e i s a n a l y z e d a n d c h a r a c t e r i z e d b y i mp e r me a b i l i t y t e s t me t h o d s c o mb i n i n g w i t h MI P a n d S E MT h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e p e r me a t e d c rys t a l l i n e ma t e r i als c a n s
5、i g n i fi c a n t l y r e d u c e t h e p e r me a b i l i t y c o e f f i c i e n t o f p l a s t i c c o n c r e t e , wh i l e i t h a s l i t t l e e ff e c t o n e l a s t i c mo d u l u s o f c o n c r e t e Ke y W o r d s : c o n c r e t e ; p e rm e a t e d c rys t a l l i n e ma t e r i al
6、; p e r me a b i l i t y c o e ff i c i e n t ; mi c r o s t r u c t u r e 中图分 类号 : T U 5 2 8 3 2 文献标识码 : A 文章编号 : 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 2 8 0 3 0 引言 塑 性 混 凝 土 弹 性 模 量 较 低 ,极 限 变 形 大 弹 强 比及 渗 透 系数 较 小 ,能 克 服 常 规f 刚性 )混 凝 土 允 许 变 形小 、应 力 集 中等 缺 陷 ,适 用 于 大 坝丁 程 、大 坝 同 堰 工 程 、 大 坝 除 险 加 固
7、 工 程 及 结 构 基 础 的 防 渗 体 。 目前 ,配 制 低 弹 性 混 凝 土 主要 采 用 掺 粘 土 、 膨 润 土 及 粉 煤 灰 等 方 法 ,以提 高 混 凝 土 的抗 渗 性 , 改善 混 凝 土 的变 形 性 能 。 由于掺 有 较 多 的粘 土 和膨 润 土 ,塑性 混凝 土 的强 度 一般 较 低 ,弹 性模 量 能 够 满 足设 计 要求 但 渗 透系 数 的试验 结果 有 时不 理 想 。 冈此 ,研 究 具有 更 小 弹 性模 量 、更 低 渗 透 系数 的塑 性 混 凝 土 ,如 何 去 适 应 很 大变 形 并 满 足抗 渗 要 求 的 防渗墙 ,具有 重
8、要 的理论 和应 用价 值 。 混 凝 土 渗 透 结 晶材 料 中含 有 的 活性 化 学 物 质 通 过 载 体 向混 凝 土 内部 渗 透 ,并 在 混 凝 土 中形 成 不 溶 于水 的结 晶体 ,填 塞 混 凝 土 中 的毛 细 孔 道及 宏 观 微 裂 缝 ,从 而使 混凝 土 致密 、 防水 J蜘 。利 用 渗透 结 晶材 料 的特 性 ,在 制备 塑性 混凝 土 中掺 加渗 透 结 晶材 料 , 琶 l (I t P r r V o 1 3 8 2 以实 现塑 性 混凝 土更 低 的弹 性模 量 和更 高 的抗 渗 性 能 ,为解 决 坝 体 渗 漏 提供 一 种 高 性 能
9、的塑 性 混 凝 土 防 渗 墙 。 1 试验方法 1 1 试 验原 材料 及 配合 比 水 泥 :普 通硅 酸 盐 P - O 4 2 5水 泥 ,山 东 中联 有 限公 司产 。 细集料 :中粗砂 ,细度 模 数 2 6 ,山 东 青 州 产 。 粗 集 料 :5 3 1 5 1 T i m 碎 石 , 山东 青 州 产 。 外 加剂 :引气减 水 剂 ( 粉体 ) ,济南 德 利 泰建 材 科 技 公 司 。 膨 润 土 :山东 淄博 产 。 粘 土 :山 东淄 博产 。 渗 透结 晶材 料 : 自制 。 塑 性 混 凝 土 2 8 d渗 透 系 数 在 1 0 x1 0 c m s左
10、右 ,弹性 模 量 为 5 0 0 1 0 0 0 MP a 。试 验 所 用 配 合 比 见表 1 收稿 日期 :2 0 1 1 - 1 0 1 0 作者简介 :王可 良( 1 9 7 2 一 ) ,男 ,山东梁 山人 ,工程 师 ,主要 从事水工混凝土研究工作 第 3 8 卷第 2 期 王可良, 等: 渗透结晶材料在大坝塑性混凝土防渗墙中的应用 表 1 塑性 混凝土配合 比 k g m 编号水泥 砂碎石 膨润 土 粘 土 渗 透结 晶材料 外加剂 水 1 2 抗 渗试 件制 备与 试验 方法 根 据 S L 3 5 2 - 2 0 0 6 水工 混 凝 土试 验 规 程 混 凝 土抗 渗
11、试 件按 配 合 比混合 后 成 型 ,放 人 标 准 养 护 室 中养 护 ,一天 后 脱 模 。养 护 至 规定 的龄 期 ,按 照 规 程 规定 测 试 ,记 录试 验 时 间 ,计 算 出混 凝 土 渗 透 系 数 。 1 3 试 验 结果 与讨 论 2 8 d龄 期 , 塑 性 混 凝 土 的 渗 透 系 数 和 弹 性 模 量 试 验 结 果 见 表 2 。 表 2塑性混凝土性能试 验结果 由表 2可 以看 出 ,渗 透结 晶材 料 掺量 对 塑 性 混 凝 土 的 弹 性 模 量 影 响 较 小 。 掺 量 为 1 2 5 5 0 0 , 塑 性 混 凝 土 的 弹 性 模 量
12、变 化 范 围 为 9 6 0 1 3 0 0 MP a 。 因此 ,渗透 结 晶材 料 对 塑性 混 凝 土 的 弹性 模 量 影 响 可 忽 略 。渗 透 结 晶材 料 掺 量 对 塑性 混凝 土 的渗 透 系 数 影 响 较 大 。渗 透结 晶材 料 的 掺量 增 加 ,渗透 系数 降低 。掺 量 为 : 2 5 ,渗 透 系 数是 未 掺 透 结 晶材 料 的 1 6;掺量 为 5 o 0 ,渗 透系 数几 乎 是未 掺 透结 晶 材 料 的 1 1 2 。 2 微观结构表征 塑性 混 凝 土 的 渗透 系 数 与 硬化 水 泥 浆 体 的微 观 结构( 孔 隙率 、孔 分布 、水 化
13、产 物等 )及 集料 一 硬化 水 泥浆 体 界 面结 构 等有 密切 的关 系 8 - 1 3 。 因此 采 用 扫 描 电 子 显 微( S E M) 和 压 汞 法( MI P )对 混 凝 土 的 微 观 结 构 进 行 测 试 分 析 , 有 利 于 诠 释 混 凝 土 的 抗 渗 性 能 。 2 1 SE M 结构 与分 析 2 1 1 水 泥 水化 物 利 用 扫 描 电镜 研 究 混凝 土微 观 形 貌并 从 微 观 结 构层 次 上揭 示 材 料 的性 能 是研 究材 料 结 构 的 最基 本 方 法 。采 用 S E M 对 2 8 d龄 期 掺 加 渗 透 结 晶材 料
14、和 未掺 渗 透结 晶材 料 塑性 混 凝 土 内部 硬 化 水 泥浆 体 样 品 ,分别 放大 5 0 0倍 ,进行 微观形貌 观察( 见 图1 ) 。 由图 1可 以看 出 ,未 掺 渗 透结 晶材 料 的混 凝 土 一 一 a未掺渗透结 晶材料 b 掺加渗 透结晶材 料 图 1 28 d混凝 土 中水 泥水 化 物 SEM 内硬化 水 泥 浆 体 中裂 缝 宽 度大 而 且 较 多 ,裂 缝 基本 贯通 连 接 ,增 大 了混 凝 土 渗透 性 ;掺加 渗 透 结 晶材 料 的混 凝 土 内硬化 水 泥 浆 体 中裂 缝 少 ,水 化 产 物结 构致 密 。这 主要 是 因为 渗 透结
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