理论教育 塑性混凝土防渗墙耐久性评估标准探讨

塑性混凝土防渗墙耐久性评估标准探讨

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:对塑性混凝土防渗墙耐久性的评估涉及到评估标准和评估方法。CaO溶出6%时,抗压强度下降11.5%;CaO溶出16%时,抗压强度下降25%;CaO溶出25%时,抗压强度下降35.8%。这说明混凝土中CaO的溶出对混凝土的抗拉强度会造成更明显的下降。用这种方法来计算防渗墙寿命,会得到塑性混凝土防渗墙和刚性混凝土防渗墙寿命非常近似的结果,因此,对用Ca2溶蚀来估算防渗墙寿命的方法,应进一步进行试验研究和理论分析,特别是对塑性混凝土防渗墙更是如此。

塑性混凝土防渗墙耐久性评估标准探讨

对塑性混凝土防渗墙耐久性的评估涉及到评估标准和评估方法。目前对此虽有些研究,但对这两个问题的认识都不成熟,只作了一些探索而已。就目前收集到的资料而言,其评价方法可归纳为两类。

(一)根据溶蚀对混凝土力学强度降低的评估标准,简称“力学强度标准”

1.李金玉、曹国强的研究工作[19]

为了解混凝土溶蚀对混凝土力学强度的影响,李金玉教授级高级工程师等对此问题进行了专门的研究。研究工作是在2MPa的压力水作用下,在φ15cm×15cm的试件上,通过化学滴定法测定渗出水中Ca(OH)2的溶出量(以CaO计)。试件的配比、水泥化学成分及混凝土的力学特性分别列于表3-39~表3-41中。

表3-39 水泥化学成分

表3-40 溶蚀试件混凝土的配合比

表3-41 试验混凝土试件力学特性

为研究溶蚀的不同阶段对混凝土力学特性影响,测定了混凝土中CaO溶蚀为6%、16%和25%时对应的抗压强度抗拉强度和饱和面干吸水率。抗压强度和抗拉强度分别采用标准破坏试验和共振频率、超声波两种非破坏性试验方法测定,测定结果见表3-42。

表3-42 混凝土溶蚀过程中宏观特性的测试结果

由试验结果可以看出:

(1)混凝土的抗压强度随着混凝土中CaO的不断溶出而降低。CaO溶出6%时,抗压强度下降11.5%;CaO溶出16%时,抗压强度下降25%;CaO溶出25%时,抗压强度下降35.8%。

(2)混凝土抗拉强度降低速度比抗压强度要大。当CaO溶出6%时,抗拉强度下降44.7%;CaO溶出16%时,抗拉强度下降59.6%;CaO溶出25%时,抗拉强度下降66.4%。这说明混凝土中CaO的溶出对混凝土的抗拉强度会造成更明显的下降。

2.郑秀培推荐的方法[13]

根据郑秀培介绍,混凝土中的Ca(OH)2的溶出量与混凝土强度的关系如图3-66所示,从图3-66中可以看出,当Ca(OH)2溶出6%时,混凝土强度约下降5%;Ca(OH)2溶出16%时,混凝土强度下降约18%;Ca(OH)2溶出25%时,混凝土强度下降约50%。(www.daowen.com)

上述两种研究结果存在两大问题:一是他们研究的对象都是刚性混凝土;二是试验结果差别比较大,如当Ca(OH)2溶出为6%,两者相差2~3倍;溶出量16%,两者相差1.4倍;溶出量25%,两者相差0.72倍。用这种方法来计算防渗墙寿命,会得到塑性混凝土防渗墙和刚性混凝土防渗墙寿命非常近似的结果,因此,对用Ca(OH)2溶蚀来估算防渗墙寿命的方法,应进一步进行试验研究和理论分析,特别是对塑性混凝土防渗墙更是如此。

图3-66 混凝土中CaO溶出量与混凝土强度关系曲线

(二)根据混凝土溶蚀导致混凝土材料发生渗透变形破坏确定防渗墙寿命的评估标准,简称“渗透变形标准”[15]

文献[15]作者H.贝伊尔、TH.斯特罗伯通过试验研究确定的溶滤系数A与水力比降i之间存在如下的关系:

他们所定义的溶滤系数A是指被溶蚀出的钙质与试样中所含钙质之比。并判定当A=0.3,即以钙质溶出30%作为防渗墙寿命的评价标准,式中,溶蚀常数C可以在至少为26周的长期渗透试验中测定出来。由于在已知水力比降i1的条件下可以通过试验测定出溶滤系数A,于是溶蚀常数C可由下式求出:

所以截水墙的极限水力坡度可由式(3-30)确定:

他们根据现有的经验,提出当试样中所含钙质成分有30%以上被溶滤出之后,就会发生渗透变形破坏。据此在确定极限水力坡降时,溶滤系数定为A=0.3。

泥浆板桩墙的极限水力坡度相当于i极限=220,但1a号试样的计算结果却比试验结果多出10%,这种差别可用计算假定来解释,即溶蚀破坏仅在溶滤系数A≥0.3时才会发生,而试样在A=0.22时已经受到溶蚀。试样1b、2b、2c也被溶蚀,其破坏时的溶滤系数A约等于0.3,这与计算的假定相一致,即符合当溶蚀达到其中所含钙质30%即发生渗透破坏。

自硬泥浆墙依式(3-30)计算出的极限水力坡降值i极限=160,该值与本次试验中测定的i极限=150相当吻合。然而就在这次被取样做试验的同一墙体上,以前也做过一系列试验。用以前试验的结果计算出的极限水力坡降为i=100。经过进一步的积累经验,认为这个较低的极限值可以作为自硬泥浆墙的极限水力坡降。

塑性混凝土墙是在i=60(3a)和i=110(3b)的力水坡降下进行试验的,由图3-62测定A=0.04,据此,由3b试件已知i=110,A=0.04,求得

文中还根据多方经验提出当试件中钙质溶出30%,即A=0.3以上被溶出,试件即发生侵蚀破坏,并据此可计算出极限水力坡降如下:

由此求得该配比塑性混凝土的极限水力比降i极限=301。

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