滹沱河防洪綜合整治工程生態(tài)混凝土（砂漿）試驗(yàn)成果分析

王新中，田淑娟，張米軍

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

生態(tài)混凝土 （砂漿）是采用當(dāng)?shù)厣盎蛏暗[料摻加少量水泥、粉煤灰和聚丙烯纖維等膠凝材料拌制成低塌落度混凝土（或砂漿），攤鋪厚度在20～30cm，采用振動(dòng)碾碾壓施工，機(jī)械切塊3～5m，其特點(diǎn)是：具有充分利用當(dāng)?shù)夭牧?、施工?jiǎn)便、造價(jià)低、微透水的優(yōu)點(diǎn)，可用作河、渠、湖底防護(hù)材料，既有防沖、防滲作用，又不徹底割斷地下水入滲通道，達(dá)到維護(hù)生態(tài)環(huán)境和環(huán)保的效果。

滹沱河防洪及綜合治理工程的實(shí)施需要大量的砂石等建筑材料，為了充分利用現(xiàn)有材料和最大限度地保護(hù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，本工程擬采用生態(tài)混凝土（砂漿）作為設(shè)計(jì)方案之一，進(jìn)行生態(tài)混凝土（砂漿）性能參數(shù)的試驗(yàn)研究工作。根據(jù)試驗(yàn)成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出了影響生態(tài)混凝土的因素和控制生態(tài)混凝土質(zhì)量的指標(biāo)。

1 試樣前期準(zhǔn)備工作

1.1 各種材料主要物理性能

（1）水泥。 細(xì)度1.7%、初凝2h40min、終凝3h57min、安定性合格、抗折強(qiáng)度（3d）5.6MPa、抗壓強(qiáng)度（3d）24.7MPa，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足該樣32.5等級(jí)普通硅酸鹽水泥要求。

（2）粉煤灰。細(xì)度14.2%、需水量比99%、三氧化硫?yàn)?.8%、燒失量為5.28、含水率為0.2%，顆粒組成小于0.005mm的顆粒為16.5%、水化學(xué)分析指標(biāo)見表1。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足Ⅱ級(jí)粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 粉煤灰水化學(xué)分析指標(biāo)

（3）砂樣。 顆粒粒徑0.5～2、0.25～0.5、0.075～0.25、0.05～0.075mm；顆粒含量分別為12.4%、39.4%、43.2%、5%；相對(duì)密度為0.65。

1.2 試樣制備方案

1.2.1 砂漿試樣制備

（1）中砂摻加水泥。水泥摻量分別為2.5%、5.0%、7.5%、10%（以重量計(jì)）；按相對(duì)密度0.65，加水量10%制備試樣（因水泥摻量較少，故碾壓時(shí)按砂樣的相對(duì)密度控制）。

（2）中砂摻加水泥、粉煤灰。水泥摻量分別為2.5%、5%、7.5%、10%（以重量計(jì)）； 粉煤灰摻量為2%、4%、6%（以重量計(jì)）；按相對(duì)密度0.65，加水量10%制備試樣。

1.2.2 混凝土試樣制備方案

由于現(xiàn)場(chǎng)沒有卵礫石，故室內(nèi)試驗(yàn)添加的粗骨料為碎石，其中粗骨料各粒徑組添加比例：20～60mm為15%；10～20mm為40%；5～10mm為45%。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備及方法

（1）篩分試驗(yàn)采用XSB-70B型準(zhǔn)200標(biāo)準(zhǔn)振篩機(jī)；粉煤灰顆粒組成采用比重計(jì)法；

（2）最大孔隙比試驗(yàn)采用漏斗法；最小孔隙比試驗(yàn)采用震動(dòng)捶擊法；

（3）滲透試樣養(yǎng)護(hù)3d，試驗(yàn)采用ST-55Ⅱ型滲透儀變水頭法；

（4）混凝土抗壓試塊為20cm×20cm×20cm，養(yǎng)護(hù)28d，試驗(yàn)采用100t萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行；

（5）砂漿試塊為7cm×7cm×7cm，養(yǎng)護(hù)齡期分別為7d、28d，抗壓試驗(yàn)采用WES-20型萬能試驗(yàn)機(jī)，量程0～20kN；

課堂1：老師聲音清晰，但是緊張，后稍好。準(zhǔn)備教學(xué)材料充分，講故事學(xué)習(xí)單詞，較好，但是節(jié)奏緩慢。問題太難，提示較少，沒有介紹強(qiáng)調(diào)具體的事例或語言點(diǎn)，給學(xué)生做筆記。(2006年10月9日)

（6）生態(tài)混凝土沖蝕試驗(yàn)在自制固定陡槽中進(jìn)行。陡槽寬30cm，在陡槽段設(shè)3道試驗(yàn)段，底部水平段設(shè)1道試驗(yàn)段。采用1臺(tái)離心泵供水，最大供水量約70L/s。試塊尺寸：7cm×7cm×7cm，每組配比4個(gè)試塊，16組共計(jì)64塊。試驗(yàn)塊底部采用細(xì)沙找平，周圍用紙包裹，以便取出。上下左右縫隙用水泥沙漿填平。

通過測(cè)流量和水面線計(jì)算斷面流速。試驗(yàn)按最大供水量進(jìn)行。一次放水過程同時(shí)進(jìn)行4組配比抗沖蝕試驗(yàn)；流量采用電磁流量計(jì)測(cè)量，水面線采用測(cè)針測(cè)量，沖蝕損失重量采用天平測(cè)量。

2 試驗(yàn)成果分析

2.1 砂漿試驗(yàn)成果分析

根據(jù)本試驗(yàn)方案進(jìn)行室內(nèi)滲透、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、沖蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)成果見表2。

由表2可知：砂漿試塊的抗壓強(qiáng)度在0.014～2.837MPa之間，其抗壓強(qiáng)度隨著水泥、粉煤灰摻量的增加逐漸提高，而且粉煤灰摻量不同，其抗壓強(qiáng)度與水泥摻量的關(guān)系不同，詳見圖1。

表2 生態(tài)混凝土砂漿試驗(yàn)成果表

圖1 不同粉煤灰摻量砂漿試塊抗壓強(qiáng)度與水泥摻量關(guān)系曲線

由圖1分析，水泥摻量為0時(shí)，雖然摻加粉煤灰但強(qiáng)度并不高；當(dāng)水泥摻量大于7.5%時(shí)，砂漿試塊的抗壓強(qiáng)度明顯提高，平均強(qiáng)度大于1.5MPa。

砂漿試塊的滲透性能隨著水泥、粉煤灰摻量的增加逐漸減弱，由中等透水性逐漸變?yōu)槿跬杆?，其滲透系數(shù)在1.14×10-3～7.40×10-5cm/s之間。

沖蝕試驗(yàn)流速范圍3～5m/s。從試驗(yàn)結(jié)果看，陡槽段沖蝕率隨流速增大而增大，但從槽腳試驗(yàn)結(jié)果和陡槽試驗(yàn)結(jié)果看，槽腳試塊沖蝕率較大，這與槽腳處水流發(fā)生轉(zhuǎn)向，且處于水躍前端，水流脈動(dòng)較大有關(guān)。采用4個(gè)試塊試驗(yàn)結(jié)果的平均值，分析混凝土和粉煤灰摻量對(duì)沖蝕率的影響，見圖2。

圖2 沖蝕試驗(yàn)結(jié)果分析圖

由圖2可見，生態(tài)混凝土沖蝕率隨水泥重量百分含量的增加而減少，并隨粉煤灰摻量的增加而減少；粉煤灰含量在0%～4%時(shí)，沖蝕率在水泥重量百分含量5%～7.5%間變化較??；粉煤灰含量在6%時(shí)，隨水泥重量的百分含量的增加，沖蝕率呈線性減少；在水泥含量達(dá)10%時(shí)，粉煤灰摻量對(duì)沖蝕率的影響減小。

2.2 混凝土試驗(yàn)成果分析

混凝土試塊進(jìn)行室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)配比及成果見表3、圖3。在相對(duì)配比條件下，混凝土試塊抗壓強(qiáng)度并不是一直隨著含砂率的增大而增大。在含砂率小于31%時(shí)，其抗壓強(qiáng)度隨著含砂率的增大而增大；但含砂率大于31%后，相同配比其抗壓強(qiáng)度隨著含砂率的增大反而減小，且含砂率越大，抗壓強(qiáng)度降低越顯著。在上述配比條件下，混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度在

表3 混凝土試驗(yàn)成果匯總表

圖3 不同配比情況下混凝土抗壓強(qiáng)度與含砂率關(guān)系曲線

3.51～4.69MPa之間。

3 結(jié)語

（1）生態(tài)混凝土隨著水泥、粉煤灰摻量的增加砂漿試塊滲透性能由中等透水性變?yōu)槿跬杆?，抗壓?qiáng)度逐漸提高；當(dāng)水泥摻量大于7.5%時(shí)，砂漿試塊的抗壓強(qiáng)度明顯提高。

（2）砂漿試塊沖蝕率隨水泥摻量的增加而減少，并隨粉煤灰摻量的增加而減少；在水泥摻量達(dá)10%時(shí)，粉煤灰摻量對(duì)沖蝕率的影響減小。

（3）混凝土試塊抗壓強(qiáng)度不僅與水灰比有關(guān)，而且與含砂率有關(guān)。

（4）室內(nèi)試驗(yàn)研究對(duì)野外各種邊界條件考慮不夠充分，沖蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)可能偏大，本文提供的各種試驗(yàn)指標(biāo)僅供在實(shí)際工程中參考使用。

［1］土工合成材料工程應(yīng)用手冊(cè)（第二版）［K］.北京：中國建筑出版社，2000.

［2］SL237—1999， 土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［3］JGJ98—2000，J65—2000，砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.

［4］JGJ55—2000，J64—2000，普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.

［5］GB50290—98，土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范［S］.

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