CN101949816B - 一种测定塑性混凝土渗透系数的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定塑性混凝土渗透系数的试验方法。制作6个试件，将黄油与粉煤灰或水泥按重量比1∶2～2.5混合制成密封材料，用于试件与试模的密封。将渗透仪的水压力一次加至0.2MP，恒压6小时，劈开试件分十等分量取渗水高度。按下式：Kr＝aDm 2/2TH计算该试件的相对渗透系数。六个试件的相对渗透系数的平均值即为该塑性混凝土的渗透系数。本发明填补了塑性混凝土试验方法的空白，有效克服了现有防渗墙塑性混凝土的配合比设计中试验结果不能真实反应实际抗渗能力的问题，从而使设计指标与现实更加匹配。
Description
技术领域
本发明属于水利水电施工技术领域，具体涉及一种在防渗墙施工中用以测定塑性混凝土渗透系数的试验方法。
背景技术
塑性混凝土是指抗压强度范围为1～5MPa、弹性模量为300～2000MPa、渗透系数为n×10-6～n×10-8，并具有大流动性的水下混凝土，多用于土石坝的防渗墙结构中。由于配合比中使用的水泥用量较少，掺有较多的膨润土和粘土，并掺有减水剂和引气剂提高其抗渗能力，因此，塑性混凝土属于具有低强度、一定的抗渗能力、低弹性模量和大应变特点的一类特殊混凝土。与普通水下混凝土(抗压强度为15～35MPa、弹性模量为22000～31500MPa、渗透系数为≤4.19×10-9)相比，塑性混凝土的抗压强度约为十分之一，而弹性模量和渗透系数的要求则相差近百倍。由于塑性混凝土具有的这些性能，特别是弹性模量与坝体相差不大的特点，在沉降等作用下可以减少防渗墙顶部与周围土层的沉陷差和变位差，从而降低或避免防渗墙顶部受到的巨大压力而出现破坏的可能，有利于防渗墙安全性。同时，塑性混凝土还具有施工工艺简单和经济快速的特点，所以近年不仅在土石坝和围堰防渗工程中的应用日益增多，而且还成为病险水库加固或处理技术方案的首选。
但是，随着大量的塑性混凝土配合比设计和施工取样检验的实践，均不同程度的反映出塑性混凝土存在设计指标不相匹配的问题。由于强度较低的原因，塑性混凝土抗渗性能的试验无法按规定要求进行。对塑性混凝土工程质量的评定工作造成了一定的困难，而这主要是由于现有的渗透系数试验方法存在问题。
目前，塑性混凝土的渗透系数试验是依照水工混凝土试验方法进行的。该方法主要针对近似刚性的普通混凝土，然而对塑性混凝土而言，显然存在着不尽合理的地方。由于塑性混凝土的水灰比一般较大，因此抗压强度和抗渗能力较低，当按照水工混凝土试验方法中‘混凝土抗渗性能试验’进行时，因增加每0.1MPa的水压力需要恒压8h，塑性混凝土试件会因提前透水而无法得到抗渗等级的结果；而如果按照‘混凝土相对抗渗性试验’进行试验时，试验规定的水压力为0.8MPa，则会因压力过高造成瞬间击穿或破坏塑性混凝土试件而无法得到渗透系数的结果。因此，研究一种更符合塑性混凝土特性的渗透系数试验方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种测定塑性混凝土渗透系数的试验方法，以便更为准确地评价塑性混凝土的抗渗能力。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
一种测定塑性混凝土渗透系数的试验方法，包括以下步骤：
1、按行业标准进行试件的制作和养护，每组六个试件；
2、试件拆模后，用钢丝刷轻轻刷去两端面的水泥浆膜后，置于养护室养护；
3、到达试验龄期时，取出试件擦干表面后，用三角刮刀将密封材料均匀地刮涂在试件侧面上，所述的密封材料为黄油与粉煤灰或水泥按重量比1∶2～2.5的混合物，套上试模，用手压至试件与试模底齐平；
4、开启渗透仪，打开通往六个试件的管道阀门，使水充满试位的底座，关闭渗透仪，将密封好的试件安装在渗透仪上；
5、将渗透仪的水压力一次加至0.2MP，并记录开始时间，精确至分，恒压6小时，然后降压，取出试件，在压力机上劈开试件，分十等分量取渗水高度；在恒压过程中，如试件端面出现渗水时，即关闭该试件的阀门，并记下渗水时间，精确至分，此时试件的渗水高度即为试件的高度15cm；
6、以各等分点渗水高度的平均值作为该试件的渗水高度，并按下式计算该试件的相对渗透系数：Kr＝aDm 2/2TH
式中：Kr——相对渗透系数，cm/s
Dm——平均渗水高度，cm
H——水压力，以水柱高度表示，cm 1MPa水压力为10200cm，
T——恒压时间，s
a——混凝土的吸水率，取0.03。
7、重复步骤5～6，分别测得六个试件的相对渗透系数，取它们的平均值即为该塑性混凝土的渗透系数。
其中，所述的试件规格优选φ175×φ185×150mm。
步骤(3)中，当气温大于或等于15℃时黄油与粉煤灰或水泥的重量比为1∶2.5；当气温小于15℃时黄油与粉煤灰或水泥的重量比为1∶2。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
1、本发明填补了塑性混凝土试验方法的空白，有效克服了现有防渗墙塑性混凝土的配合比设计中试验结果不能真实反应实际抗渗能力的问题，从而使设计指标与现实更加匹配。
2、通过反复调整试件与试模之间止水材料的组成比例，最终确定黄油与粉煤灰或水泥的重量比为1∶2～2.5，从而有效降低试件入模到位的阻力，有利于保证试件入模的完好。
3、运用本发明的方法，采用一次加压，即可以计算出混凝土的渗透系数。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步地详细说明，但它们并不是对本发明的限定。基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明的保护范围。
实施例1
测定塑性混凝土渗透系数的试验方法。
1.1试验研究使用的规范/规程
《通用硅酸盐水泥》GB175-2007
《混凝土外加剂》GB8076-2008
《水工混凝土试验规程》DL/T5150-2001
《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/T5151-2001
《水电水利规程混凝土防渗墙施工规范》DL/T5199-2004
《土工试验规程》SL237-1999
1.2试验材料
1.2.1水泥
为华新水泥厂生产的普通硅酸盐42.5水泥，其技术性能如下：
表1华新普通硅酸盐42.5水泥技术性能
1.2.2粘土和膨润土
粘土为云南省宁洱县当地的红粘土，采用晒干并通过2mm筛子，膨润土为云南省玉溪市大营街生产的钙基膨润土。粘土和膨润土均采用干掺的方法来进行混凝土的拌和，其物理性能试验成果见表2：
表2粘土和膨润土的物理性能试验成果
| 种类 | 含水率/％ | 比重 | 液限/％ | 塑限/％ | 塑性指数 | ＜0.005mm/％ | ＜0.002mm/％ |
| 粘土 | 3.03 | 2.67 | 75 | 38 | 37 | 70 | 56 |
| 膨润土 | 0.67 | 2.68 | 45 | 22.5 | 22.5 | 71 | 50 |
1.2.3砂石料
为昭通牛栏江天花板水电站砂石系统生产的白云岩人工砂和碎石(分为5～20mm小石和20～40mm中石)，人工砂和碎石的物理性能试验成果见表3、表4：
表3人工砂物理性能试验成果
表4碎石物理性能试验成果
| 中石 | 1480 | 1680 | 2850 | 48 | 0.6 | 0.2 | 2 | / | 1.0 | 0.14 |
1.2.4外加剂
外加剂采用云南泥康建筑材料有限公司生产的FDN-MTG缓凝高效减水剂，推荐掺量为胶凝材料用量的0.6～1.2％，试验的掺量为1％；使用该公司的NK引气剂，推荐掺量为胶凝材料用量的0.005～0.015％，试验掺用0.01％。减水剂和引气剂的技术性能检验成果见表5：
表5减水剂和引气剂技术性能检验成果
1.2.5拌和用水
混凝土的拌和用水为生活水。
1.3塑性混凝土配合比
塑性混凝土的配合比试验共十组，全部采用一级配混凝土(石子最大粒径20mm)，设计的抗压强度范围为1～5MPa。为了以适量的试验工作量获得较多的试验成果，并便于分析，试验方案采用均匀分布法对水泥、粘土和膨润土(统称胶凝材料)的每方用量进行排列设计。三种材料各取10个水平用量，水平的排列情况见表6，塑性混凝土配合比的设计采用先确定胶凝材料用量，再通过混凝土的和易性确定用水量和砂率等其它参数的方法。
表6胶凝材料的水平排列表(kg/m3)
试件的高度15cm。在试件两端面直径处，按平行方向各放一根φ6mm钢垫条，用压力机将试件劈开，将劈开面的底边十等分，在各等分处量出渗水高度(试件被劈开后，过2～3min即可看出水痕位置，然后用笔画出，便于量取渗水高度)。以各等分点渗水高度的平均值作为该试件的渗水高度，并按下式计算该试件的相对渗透系数：Kr＝aDm 2/2TH。式中：Kr——相对渗透系数，cm/s；Dm——平均渗水高度，cm；H——水压力，以水柱高度表示，cm 1MPa水压力为10200cm水柱高度，T——恒压时间，s；a——混凝土的吸水率，取0.03。重复操作分别测得六个试件的相对渗透系数，取它们的平均值即为该塑性混凝土的渗透系数。
1.5试验成果及分析见表8。
表8塑性混凝土渗透系数试验成果
| 试验压力/MPa | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| Kr/cm/s(×0-7) | 2.05 | 1.18 | 0.45 | 0.47 | 3.89 | 0.37 | 0.18 | 0.15 | 0.05 | 0.04 |
注：Kr——塑性混凝土渗透系数。
从上表的试验成果可以看出塑性混凝土渗透系数随水泥用量的增加而减小，且规律性较好，采用0.2MPa的试验水压力进行塑性混凝土的渗透系数试验。与普通混凝土的试验方法固定使用水压力相比，在强度较低的情况时较小的水压力，不仅可以保证试件的完好而使试验顺利完成，在取得满意试验成果的同时，而且还缩短了试验周期。
实施例2
重复实施例1，有以下不同点：当气温小于15℃时，将黄油与粉煤灰按重量比1∶2混合均匀后作为密封材料。
混凝土渗透试验密封材料的要求是能够抵抗一定的水压力而不渗漏，并具有一定的亲水性。使用的水压力越大，密封材料中的固体物含量相应较高，传统的黄油与粉煤灰按重量比为1∶≥3，密封材料相对较硬，入模时采用≮20kN的荷载将试件压入试模中。塑性混凝土的强度较低，不能采用普通混凝土的入模方法，因此必须减少密封材料中固体物的比例，保证试件入模时仅需较小的压力便能入模到位，且能够在试验使用的水压力的条件下不漏水。通过不断的探索，最终确定黄油与粉煤灰的重量比可根据气温的不同进行选择，组成的密封材料可以满足进行塑性混凝土渗透系数试验的要求。
Claims (2)
1.一种测定塑性混凝土渗透系数的试验方法，包括以下步骤：
(1)按照行业标准进行试件的制作和养护，每组六个试件；
(2)试件拆模后，用钢丝刷轻轻刷去两端面的水泥浆膜后，置于养护室养护；
(3)到达试验龄期时，取出试件擦干表面后，用三角刮刀将密封材料均匀地刮涂在试件侧面上，所述的密封材料为黄油与粉煤灰或水泥的混合物；其中，当气温大于或等于15℃时黄油与粉煤灰或水泥的重量比为1∶2.5；当气温小于15℃时黄油与粉煤灰或水泥的重量比为1∶2；然后套上试模，用手压至试件与试模底齐平；
(4)开启渗透仪，打开通往六个试件的管道阀门，使水充满试位的底座，关闭渗透仪，将密封好的试件安装在渗透仪上；
(5)将渗透仪的水压力一次加至0.2MP，并记录开始时间，精确至分，恒压6小时，然后降压，取出试件，在压力机上劈开试件，分十等分量取渗水高度；在恒压过程中，如试件端面出现渗水时，即关闭该试件的阀门，并记下渗水时间，精确至分，此时试件的渗水高度即为试件的高度15cm；
(6)以各等分点渗水高度的平均值作为该试件的渗水高度，并按下式计算该试件的相对渗透系数：Kr＝aDm 2/2TH
式中：Kr——相对渗透系数，cm/s
Dm——平均渗水高度，cm
H——水压力，以水柱高度表示，cm， 1MPa水压力为10200cm，
T——恒压时间，s
a——混凝土的吸水率，取0.03；
(7)重复步骤5～6，分别测得六个试件的相对渗透系数，取它们的平均值即为该塑性混凝土的渗透系数。
2.根据权利要求1所述的测定塑性混凝土渗透系数的试验方法，其特征在于：所述的试件规格为φ175×φ185×150mm。
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