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南海荷村大堤防渗墙混凝土的配制和应用 |
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时间日期：2003-5-23 已被阅读次：[7569] |
佛山市南海区建筑工程质量检测站 赵叶成
【提 要】 本文介绍了南海区樵桑联围荷村段决口复堤工程防渗墙预拌混凝土的配制和应用，解 决了水下灌筑混凝土的防水抗渗、强度及预拌混凝土长途供料的综合技术问题。
【关键词】 堤坝 防水混凝土 水下灌筑混凝土
1、前言
南海区樵桑联围荷村堤段是西江下游一重要堤段，1998年6月29日此处崩堤93米，受灾
面积153平方公里，造成直接经济损失约23.1亿元(参考〈1999年南海年鉴〉)。抢险时用河
砂堆填，堤身较为松散，抗渗能力差。为满足今后防洪抗渗要求和安全渡汛，拟在砂堤中轴
线上设置一道长125m、深20m、厚0.6m的混凝土防渗墙。
防渗墙开挖前，两墙侧锤入长6m的钢板桩作防护导墙，在钢板桩顶部加两道10＃槽钢内
撑固定，防渗墙混凝土灌注采用地下连续墙形式作业。
该工程由省水利水电第二工程局负责施工，南海通达混凝土有限公司供应预拌混凝土，
技术要求有：(1)抗压强度等级C20；(2)抗渗强度S6；(3)水下灌筑，坍落度为180～220mm。
对这种多项要求融于一体，既要克服预拌生产运输过程的坍落度损失，还要考虑到此处崩堤
时社会负面影响大，有关部门将此列为一特殊工程进行技术攻关。
2、技术要点分析
接到该任务后，召开了技术分析会，一致认为：水下灌筑混凝土易受地下水的影响，出
现离析，要求混凝土有很好的和易性和粘聚性，抵抗地下水和泥浆的扩散及渗透，它是三个
技术要求中难度最大的；其次是抗渗指标，因为混凝土的强度等级只有C20，而水下灌注工
艺需要砼配合比达到富浆程度，增加了砼收缩，影响抗渗能力；另一方面混凝土在水下灌注
时泥浆易渗透，也会直接影响其均匀性，降低防渗效果。资料介绍(见参考文献P774)：水灌
筑混凝土施工强度只达到在空气中取样并进行标准养护的混凝土强度的90％左右，所以混凝
土抗压强度的设计应留有足够富余量。从过去的工程经验看，能达到抗渗或水下灌筑要求的
混凝土，其抗压强度远大于20Mpa。
供料首要解决混凝土拌合物的和易性，特别是流动度满足现场施工，而抗渗能力、强度
比较容易满足。明确了主攻方向之后，关键在材料选择和配合比设计了。
3、材料的选择
(1) 考虑到抗渗及水下灌筑，选择了早期强度高、泌水和干缩小的早强型普通硅酸盐水
泥。通过考察和试验，选用了一家质量稳定的厂家生产的425R普通硅酸盐水泥。历史资料统
计表明，其抗压强度3天达30Mpa,28天50Mpa以上，初凝、终凝时间适中，需水量不大，细度
3.2％，且对常用几种外加剂适应性较好。
(2)掺合料
为了改善混凝土的性能，提高其自身密实度，减少结构孔隙和环境水的侵蚀，选用了本
地货源充分的粉煤灰作为掺合料。所用粉煤灰的技术指标为：细度14.4％，需水量比101％
，烧失量3.112％，含水率0.5％，符合国家二级灰质量要求。
(3)外加剂
选用具有早强、缓凝的荼系高效减水剂，其主要目的是减少混凝土单位用水量，提高耐
久性和流动性改善混凝土孔隙的结构特征，既满足长途运输要求又达到物理力学指标，为此
我们对几个品种的减水剂进行了对比试验，然后从中优选。见(表一)
表1结果分析表明，从抗压强度看，优选A、B、E；从坍落度及其损失看，优选A、B、C
；但A的初凝时间过长，不利于砼拌合物抵抗地下水的冲刷，且其所用减水剂成本是B的2.1
倍，故B是综合性能较好者。
考虑到抗渗S6要求不高，仅使用减水剂和连续级配的骨料已完全可以满足，所以不使用
膨胀剂作为防水抗渗材料，减少材料品种多而造成投料难度大等不必要的影响因素。
4、合比设计
(1) 试配强度的确定
配合比设计参照〈普通混凝土配合比设计规程〉，用体积法进行富浆配合比设计。若标
准差取5.0Mpa，则试配强度为28.2MPa；但考虑水下灌筑混凝土比空气自然养护强度低和本
工程的重要性，故将试配强度增加15％的富余强度,即将试配强度目标值定为32.4Mpa。(2)
正交试验
第一阶段采用L9(34)正交试验选择最佳混凝土配合比。因素分配及试验结果见表2：
按上表结果通过极差分析表明：影响混凝土坍落度的主要因素是减水剂的掺量，其最佳
组合是A2，B2，C3，D3；影响混凝土强度主要因素是水泥用量，因本试验采用固定用水量，
故准确地说影响混凝土强度主要因素是水胶比，强度的最佳组合为A3，B2，C2，D1(D2)。
综合分析：从经济角度上看A2与B1的组合已能达到设计强度的期望值32.4Mpa,同时具有
良好的流动性，没必要用A1—380kg水泥量；减水剂和砂率对强度影响不大，结合生产经验
和经济效益，砂率取D2(39％)，减水剂量取C2(1.0％)；如果实际生产中混凝土坍落度沿不
能满足施工要求，可采取在施工现场二次加入减水剂，增加量为0.2％。
于是暂定A2，B1，C2，D2，组合为较合适配合比，进行下一步复演试验。
复演试验除了进一步验证所选配合比之外，还偏重于考察混凝土的施工性能和抗渗强度
。部分指标如下表3所示：
通过复演试验进一步验证所选配合比既满足设计要求又较为经济，故择其为施工配合比
。
5、工程应用
实际工程施工过程中，除了按〈混凝土质量控制标准〉GB50164－92生产外，还采取了
以下措施：
(1) 材料质量控制
生产前一次性备齐集料，数量为计划量的1.5倍，防止生产中途骨料变化引起砼质量波
动；采用水泥快速试验方法预测水泥28天强度，监测其强度的稳定性，保证在推算的警戒下
限线之上。
(2) 搅拌工艺
1) 实行二次加水搅拌，消除由于混凝土拌合物的坍落度大而引起干料球状物出现。
2) 外加剂采取后渗法，减少水泥C3A和C4AF对外加剂的吸附和发生反应，充分发挥高效
减水剂的活性。
(3) 装卸及运输
采取搅拌筒中速旋转接料，卸料前高速搅拌，进一步改善混凝土拌合物的均匀性及和易
性。运输方面，减少搅拌车每车运载量，避免候卸和卸料时间长而带来的坍落度和强度损失
。
(4) 坍落度补偿
在施工现场派驻技术人员，监控混凝土质量，当坍落度小于180mm时，添加0.2％的减水
剂， 补偿坍落度经时损失，充分搅拌后才卸料。
(5) 强度控制
采用混凝土早期强度和快速试验，预测28天强度，为质量控制提供预警。
6、效果
荷村大堤防渗墙混凝土实际共用1705m3，其中只有二车比设计坍落度值低20mm。经减水
剂补偿后满足施工要求，其余都在控制范围内。混凝土拌合物未发现离析、分层、干料球状
物等不良现象，施工性能良好。
工程留取混凝土试件共45组，其抗压强度结果经统计：Sfcu=3.42Mpa,mfcu=31.6Mpa,fc
u.min=39.9Mpa,fcu.min=25.1M pa按GB107－87评定合格，比生产控制最低目标值(富余15
％)还略高。
在龄期达三年后的2001年11月委托南海市质检站进行现场实物回弹检测，平均强度比28
天强度高出3.6Mpa，达到预期目标。经历了四年间的洪水考验，今年8月的质量回访中，水利技术部门反映，该堤段暂未发现渗漏现象。
参考文献
雍本编著，《特种混凝土设计与施工》，中国建筑出版社，1993年
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