[提要]本文主要介紹了小浪底上游圍堰防滲墻塑性混凝土的試配與應用，塑性混凝土是一種新型材料，水泥用量少，成本低，經濟效益十分顯著，具有較大的推廣價值。
　　1. 概述
　　小浪底水利樞紐工程有攔河大垻，泄洪排砂建筑物，引水發電建筑物等組成。小浪底上游圍堰混凝土防滲墻右岸部分長：239.41m，總面積：13726㎡。該防滲墻的施工采用了塑性混凝土墻體材料。
　　塑性混凝土在國外是從1974年發展起來的一種新型墻體材料，它的特點是強度不高，一般只有1.1-1.5MPa，彈性模量亦低，一般僅為400-800MPa,每立方混凝土中水泥用量僅為80-120㎏。國外已將這種材料用于智利110m垻高的科爾本大垻的深度65m的防滲墻中，防滲效率達到98﹪。
　　我國的塑性混凝土已用于水口水電站主圍堰防滲墻，山西冊田水庫大垻的防滲墻，十三陵抽水蓄能電站的防滲墻。在三峽水利樞紐工程中，也對塑性混凝土進行了大量的研究和探索。用于水口水電站的塑像混凝土的28天抗壓強度為4.6MPa，彈性模量為800MPa，抗滲性能不小于S4，與普通混凝土相比每立方混凝土節約水泥170㎏。
　　塑性混凝土的優點和使用塑性混凝土的經濟效益十分明顯：
　　a. 節約水泥，非塑性混凝土每立方水泥用量350㎏，塑性混凝土每立方水泥用量120-150㎏。上游圍欄總澆注量17000m3，這樣大大節約了水泥。
　　b. 和易性好，由于混凝土拌和物中加入了粘土或膨潤土改善了混凝土的粘聚性，飽水性和流動性。
　　c. 便于施工，不易堵管，少出事故，提高工作效率。
　　d. 易鑿接頭孔。
　　e. 在結構方面因低強度，低彈性模量，不易斷裂，易產生變形，減少了拉應力。
　　2.小浪底上游圍堰防滲墻的設計
　　小浪底防滲墻所穿過的基礎河岸堆積物主要是河流沖擊砂、卵石，砂層，兩岸坡腳零星堆積石和土的坡積層。
　　由于河床覆蓋層的成因不同，加之砂卵石的含砂率差別較大，所以，覆蓋率的滲透性有很大差異，其規律是河床兩側透水性較低，中間有透水性較大的架空透鏡體。
　　小浪底上游圍堰防滲墻長：239.41m，厚：0.8m,平均深度61.8m，截流面積13942㎡，混凝土施工量7690m3。墻體材料采用塑性混凝土，設計指標如下；
　　a. 抗壓強度：R28≥2.0MPa.
　　b. 滲透系數：K≤1.0×10-7㎝／sec.
　　c. 抗壓彈性模量（E）約等于500MPa.
　　d. 入孔時塌落度為：180-220mm，擴散度為：340-380mm
　　3.塑性混凝土配合比的設計
　　3.1原材料情況：
　　3.1.1水泥：由于該防滲墻混凝土要求低強度，低彈性模量。因此，選用32.5#水泥。通過附近市場上可供應的、質量比較穩定的幾個品牌的水泥進行檢測，如“香山牌”、“新建牌”、“堅固牌”、“黃河牌”，確認選用洛陽水泥廠生產的“黃河牌”水泥。標號：P.O32.5R。主要技術指標檢測結果為：細度（80µm）：3﹪，初凝：4h20min終凝：5h56min，28天抗壓強度39.7MPa，28天抗折強度6.9MPa，三氧化硫含量：0.8﹪。
　　3.1.2粗骨料：卵石。取自小浪底下游14㎞處的連地砂、石料廠。采用連續級配，卵石，最大粒徑dmaX=20mm。各項技術指標檢測結果為：顆粒級配：符合5-20mm顆粒級配要求，松散密度：1600㎏／m3，緊密密度1750㎏／m3，飽和面干比重2.73g／cm3，含泥量1％，泥塊含量0.5％，飽和面干吸水率0.9％，壓碎指標15％，有機質含量（比色法）：淺于標準色，堿-骨料反應：合格
　　3.1.3細骨料：砂。試驗用砂有三種：連地河砂、白溝山砂、白溝河砂。這三種砂的顆粒級配均不是很好，篩分析及技術指標檢測結果見下表

                          
　　　　技術指標檢測結果：

                         
　　3.1.4外加劑：混凝土試配時選用了四種外加劑，一種為YW型微沫劑，另一種為YNH-1型減水劑。這兩種外加劑均為天津雍陽減水劑廠生產的產品。另外兩種外加劑為DH9引氣劑和DH4A減水劑，這兩種外加劑均為河北省水利工程局外加劑廠，外加劑主要技術指標檢測結果如下表：

                  
　　　3.1.5膨潤土：產自山東昌邑高陽膨潤土廠，物理、化學成分見下表。
　　高陽膨潤土的化學成分

      　高陽膨潤土的物理性能指標

               
　　　　3.1.6水：取自黃河岸邊供水井。
　　4.混凝土配合比的試配
　　該配合比試配的主要依據是：SDJ82《水利水電工程混凝土防滲墻施工規范》和SD105《水工混凝土試驗規程》。
　　根據混凝土的設計強度、強度保證率及離差系數，求得混凝土的試配強度fcuK=2.53MPa。
　　由于砂的產地不同，并且摻用不同種類的引氣劑和減水劑，所以試配了許多組配合比，在下表中列了13組混凝土配和比。

                            
　　說明：備注中的1指YW引氣劑，2指的是YNH-1減水劑，3指的是DH9引氣劑，4指的是DH4A減水劑。連地指的是連地砂，白山指的是白溝山砂，白河指的是白溝河砂。
　　混凝土試配采用了人工拌和，機械振實方法成型，靜置48h后脫模，放入標準養護室至試驗齡期。抗壓試塊為150×150×150mm3，彈性模量試塊為150mm×300mm的圓柱體，抗滲試塊為GB85-81中規定的標準試模。試件成型的同時，對混凝土拌和物的部分性能進行了檢測。混凝土拌和物的性能和力學性能結果見下表

                            
　　由試驗結果可以看出：
　　1）無論水泥的參加量是125㎏,還是150㎏，均能基本滿足設計要求的強度指標和彈性模量指標，但是，只摻一種外加劑者，強度略差。
　　2） 不論是連地砂，還是白溝山砂和白溝河砂，也均能滿足設計要求的強度指標和彈性模量指標，但以連地砂效果最好，白溝山砂次之，白溝河砂最次。只有每立方混凝土中水泥用量達150㎏時，方能滿足設計的強度要求且抗滲性能差。因此確定，在施工時不能使用白溝河砂。
　　3）YW、YNH-1和DH9、DH4A、兩組外加劑分別復合使用，均可使混凝土各項技術指標滿足設計要求，但單獨使用YW，不摻用減水劑，抗滲性能難以達到設計要求。
　　4）當每立方混凝土水泥用量為125㎏時，無論使用哪兩種外加劑抗滲性能均不理想，只有當每立方米混凝土中水泥用量達到150㎏時，才能既滿足強度要求又滿足抗滲要求
　　5)從1#-3和3#-1配合比觀察，1#-3水泥用量125㎏／m3，膨潤土摻加量為25㎏／m3，而3#-1水泥用量為150㎏／m3膨潤土用量為30㎏／m3，3#-1配合比混凝土強度超過62﹪，抗滲也可以滿足要求。1#-3配合比強度剛好滿足要求，但是抗滲較差。這兩種配合比使用的外加劑相同，這說明外加劑YW和YNH-1已滿足要求，但是需要提高水泥用量至150㎏／m3。
　　6)從以上試配結果看，欲保證設計強度并使混凝土具有更好的抗滲性能，每立方混凝土中的水泥用量應為150㎏，同時增加膨潤土用量至40-50㎏／m3。這樣，既可以提高混凝土的抗滲性能又可使混凝土不至于過多的超強。
　　7)由1#-1和5#-1混凝土配合比的強度和彈性模量指標看，抗壓強度R28和彈性模量E28的比值為1：92到1：129，這一指標比水口水電站防滲墻塑性混凝土彈性強比250：1有了進一步的提高。因此，下一步應努力在保持現有彈性比的情況下盡力提高抗滲性能。
　　5.施工配合比
　　從上表所列13組混凝土配合比的試配情況可以看出，均基本滿足了設計要求的抗壓強度和彈性模量，施工配合比只需依據抗滲試驗結果確定即可。在13組試配結果中，第3#-3試配結果較好，但是超強較多，為了降低抗壓強度和彈性模量并提高抗滲性能，擬在保持水泥用量不變的情況下增加膨潤土的用量。因此初步選定對3#-3配合比進行修正后作為推薦使用的施工配合比見下表
　　推薦使用的混凝土施工配合比
　　
　　
　　6.施工過程：
　　整個防滲墻共分39個槽孔段進行施工，單好槽空為Ⅰ期槽，雙號槽為Ⅱ期槽。
　　防滲墻造空采用CZ30和CZ22型沖擊鉆機造主孔，液壓導板抓斗部分副孔，在抓副孔時如遇大孤石則仍由沖擊鉆造孔。為避免相互干擾，沖擊鉆和液壓導板抓斗分別布置在槽孔兩側。抓斗抓出的卵石由裝載機運載，施工高峰時共有23臺沖擊鉆和10臺抓斗機同時工作，平均生產能力為84.6m／d,高峰時145.3m／d。
　　防滲墻塑性混凝土由3臺JS-500型臥式強制式混凝土攪拌機攪和，采用自動稱量系統稱骨料和水泥，人工加膨潤土和外加劑，該攪拌站生產那里為53m3／h。
　　造空泥漿由設在右岸灘上的12臺2m3泥漿攪拌機制漿，備有6個蓄漿池，總儲量為900m3，該制漿站日制能力為648m3，整個工程共耗用粘土31805m3，耗用泥漿76402m3，平均每米進尺用泥漿量為3.66m3。
　　7.配合比的跟蹤檢測結果
　　為了檢測混凝土的質量，對39個槽孔的混凝土均進行了機口取樣，以求得7d，28d的抗壓強度，28d的抗滲指標和彈性模量值。部分槽孔還求得了90d的抗壓強度值、抗滲指標和彈性模量值。
　　對機口取樣的試驗結果進行分析得到：
　　抗壓強度R7=2.5MPaR28=3.8MPa
　　Cv=0.212
　　強度保證率98﹪
　　合格率100﹪
　　彈性模量E28=416.9MPa
　　對機口取樣的28天的抗滲指標，檢測結果為K28=0.86×10-7，可以看出達到了設計要求，滲透系數處在設計要求的邊沿，余量不大。所進行的試驗還表明，滲透系數K值隨著齡期的增加而減小，60天的滲透系數為K60=0.72×10-7，也就是說抗滲性能隨齡期的增加而增強。
　　從機口取樣的28天的彈性模量結果和28天的抗壓強度結果可以得出：E28:R28=99:1,這一指標比水口水電站防滲墻塑性混凝土的彈性比（250：1）有了進一步的降低，超過了目前國內的最好成果（彈性比比為150：1）。而國外防滲墻的塑性混凝土的最好成果也只有E:R=219：1.因此，小浪底上游圍堰防滲墻的塑性混凝土的性能不僅在國內居于領先水平，而且在國外也處于領先水平。
　　小浪底上游圍堰防滲墻由于使用了塑性混凝土，與使用普通混凝土相比原材料節約了50﹪，造價降低了40萬，大大降低了成本。
　　塑性混凝土可以廣泛用于修建土石垻和基礎，防滲搶搶險及圍堰防滲墻中，在土建方面也可以參考使用。