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防渗应力吸收层塑性混凝土性能研究.pdf
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1、道|路|工|程防渗应力吸收层塑性混凝土性能研究宋徽(广西桂浦高速公路有限公司,广西南宁530 0 2 2)摘要:为探究防渗应力吸收层塑性混凝土的性能特征,文章针对不同掺量膨润土的塑性混凝土开展路用性能研究。结果表明:膨润土的掺入能略微提高塑性混凝土的工作性能;膨润土掺量由0 kg/m增至6 0 kg/m时,塑性混凝土抗压强度为2.33.1MPa,弹性模量为9 8 7 17 8 0 MPa;膨润土的掺入会引起抗压强度的下降,但能有效地降低弹性模量,增加塑性混凝土的韧性;塑性混凝土在受压破坏后,内部损伤加剧的情况下,仍具有良好的持荷能力、良好的变形能力及抗裂性;膨润土的掺入能明显提升塑性混凝土的抗
2、渗性能,当膨润土掺量为6 0 kg/m时,渗透系数最大降幅可达65.1%。关键词:塑性混凝土;防渗应力吸收层;强度;弹性模量;抗渗性能中图分类号:U416.03文献标识码:ADOl:10.132 8 2/j.c n k i.Wc c s t.2 0 2 3.0 8.0 12文章编号:16 7 3-4 8 7 4(2 0 2 3)0 8-0 0 36-0 30引言近年来,随着我国公路建设的迅猛发展,公路建设总里程已位居世界首位,但也存在诸多工程病害。刚性路床的隧道路面早期破坏严重,影响使用品质,分析原因如下:(1)通常在无仰拱的刚性路床段铺设C20素混凝土调平层,调平层直接铺设在不均匀隧道围岩底
3、板上,在车辆荷载的作用下易产生脱空破坏;(2)隧道环境通常较为潮湿,裂隙水经过渗流进入基层,在车辆荷载的作用下形成动水压力,进一步危害基层,加剧隧道路面的破坏。为降低这些病害带来的影响,提出在隧道刚性路床和C20素混凝土调平层之间加铺功能层塑性混凝土作为防渗应力吸收层。而新型工程材料塑性混凝土具有一定的强度,且模量低、变形协调性好、韧性好及抗渗性能优等,潜在应用价值高。目前关于塑性混凝土的研究现状如下:吴福飞等们研究了红黏土对混凝土流动性能的影响,得出红黏土能在一定程度上延缓塑性混凝土的凝结时间,提升混凝土的流动性。高丹盈等 2 在塑性混凝土中掺入纤维、粉煤灰、硅灰,探究对其性能的影响,研究得
4、出纤维、粉煤灰、硅灰均能提高塑性混凝土强度和韧性,并建立了塑性混凝土弯拉荷载一挠度曲线和韧性的计算模型。而关于塑性混凝土弹性模量的研究,一些学者认为塑性混凝土无须预压下的单轴峰值强度的0.3倍、0.7倍对应点弹性模量计算方法较为接近 3-5。宋帅奇和王四巍等 6-刀通过研究发现,膨润土和黏土的掺入能够有效提升塑性混凝土的韧性,但会降低塑性混凝土的强度,而水泥掺量的提高能有效提升塑性混凝土的强度。MahboubiL8研究结果表明,掺入膨润土和降低水胶比能有效提升塑性混凝土的抗渗性能。Bagheric9研究得出硅灰能改善塑性混凝土抗渗性能,也能提升其强度和弹性模量。作者简介:宋徽(19 8 7 一
5、),工程师,主要从事公路工程、铁路工程、建筑工程项目施工管理及安全管理工作。综上所述,当前对塑性混凝土防渗应力吸收层的性能缺少系统的研究,从而阻碍了塑性混凝防渗应力吸收层在不同环境状态和工况下的推广应用。为此,本文针对不同掺量膨润土的塑性混凝土的工作性能、力学性能、抗渗性能的影响规律开展了一系列研究,为今后加铺功能层塑性混凝土作为防渗应力吸收层的应用提供一定的参考和借鉴。1试验材料及试验方法1.1原材料本试验的主要原材料包括:海螺牌普通硅酸盐水泥(P.O42.5)、河南信阳易通矿业有限公司生产的钠基膨润土、粒径 0.5mm的普通黄黏土、水、天然河砂、520mm的连续级配碎石、聚羧酸高效减水剂(
6、减水率25%)。1.2配合比塑性混凝土设计容重为2 10 0 kg/m,水胶比为1.2,减水剂掺量为胶凝材料总量的0.1%,膨润土掺量分别为0 kg/m、2 0 k g/m、4 0 k g/m、6 0 k g/m,黏土掺量为60kg/m。塑性混凝土配合比见表1。表1塑性混凝土配合比表水泥尼水膨润土黏土砂石碎石减水剂水胶比(kg/m)(k g/m)(k g/m)(k g/m)(k g/m)(k g/m)(k g/m)1.21301.21301.21301.21301.3讨试验方法塑性混凝土的制备及工作性能试验:将称量好的水2282522763000204060606060608418197977
7、758418197977750.190.210.230.2536西部交通科技Westen.ChinsCommunications Science&Technology防渗应力吸收层塑性混凝土性能研究/宋徽泥、膨润土和黏土、粗骨料及细骨料倒入搅拌机中干拌1min,然后加入水和减水剂继续搅拌3min。按试验规程对拌和物进行落度和扩散度试验,将满足要求的拌和物装入试模中,静置36 h后进行脱模,然后将试样放入标准养护室中养护2 8 d。塑性混凝土力学性能试验:塑性混凝土抗压强度试样和弹性模量试样均采用标准尺寸,将达到龄期的试样参照水工塑性混凝土试验规程(DL/T5303-2013)相关规定进行抗压强
8、度试验和弹性模量试验。塑性混凝土抗渗性能试验:采用相对渗透系数评价塑性混凝土的抗渗性能指标,参照相关规定进行抗渗性能试验。2试验结果分析及讨论2.1不同膨润土掺量下的塑性混凝土工作性能塑性混凝土工作性能随膨润土掺量增大的变化规律如图1和图2 所示。由图1、图2 可知,塑性混凝土的落度和扩散度随膨润土掺量的增大呈逐渐增大趋势。膨润土掺量由0 增至6 0 kg/m时,拌和物落度分别增加17.5%、14.8%和2 0.2%,扩散度分别增加2.2%、3.8%和4.4%。说明在保持水胶比不变的情况下,膨润土的掺入能在一定程度上提升塑性混凝土拌和物的工作性能。究其原因,掺入的膨润土主要成分是蒙脱石,而蒙脱
9、石具有极强的吸水性,宏观上表现为拌和物的粘聚性随膨润土掺量的增大而变强,流动性变差。但膨润土掺入的同时,增大了塑性混凝土各组分材料中胶凝材料的占比,胶凝材料包裹在骨料的外表,降低了骨料间的摩阻力,而降低摩阻力的效应大于膨润土对拌和物粘聚性的贡献,因此随着膨润土掺量的增大,塑性混凝土的落度和扩散度有一定程度的增大。230四落度220F2001901801700图1落度随膨润土掺量变化的规律柱状图340330uu)$x320310300图2 扩散度随膨润土掺量变化的规律柱状图2.2不同掺量膨润土对塑性混凝土抗压强度的影响塑性混凝土2 8 d无侧限抗压强度随膨润土掺量增大的变化规律如图3所示。由图3
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