[提要]本文主要介绍了小浪底上游围堰防渗墙塑性混凝土的试配与应用，塑性混凝土是一种新型材料，水泥用量少，成本低，经济效益十分显著，具有较大的推广价值。
1. 概述
小浪底水利枢纽工程有拦河大垻，泄洪排砂建筑物，引水发电建筑物等组成。小浪底上游围堰混凝土防渗墙右岸部分长：239.41m，总面积：13726㎡。该防渗墙的施工采用了塑性混凝土墙体材料。
塑性混凝土在国外是从1974年发展起来的一种新型墙体材料，它的特点是强度不高，一般只有1.1-1.5MPa，弹性模量亦低，一般仅为400-800MPa,每立方混凝土中水泥用量仅为80-120㎏。国外已将这种材料用于智利110m垻高的科尔本大垻的深度65m的防渗墙中，防渗效率达到98﹪。
我国的塑性混凝土已用于水口水电站主围堰防渗墙，山西册田水库大垻的防渗墙，十三陵抽水蓄能电站的防渗墙。在三峡水利枢纽工程中，也对塑性混凝土进行了大量的研究和探索。用于水口水电站的塑像混凝土的28天抗压强度为4.6MPa，弹性模量为800MPa，抗渗性能不小于S4，与普通混凝土相比每立方混凝土节约水泥170㎏。
塑性混凝土的优点和使用塑性混凝土的经济效益十分明显：
a. 节约水泥，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㎏。上游围栏总浇注量17000m3，这样大大节约了水泥。
b. 和易性好，由于混凝土拌和物中加入了粘土或膨润土改善了混凝土的粘聚性，饱水性和流动性。
c. 便于施工，不易堵管，少出事故，提高工作效率。
d. 易凿接头孔。
e. 在结构方面因低强度，低弹性模量，不易断裂，易产生变形，减少了拉应力。
2.小浪底上游围堰防渗墙的设计
小浪底防渗墙所穿过的基础河岸堆积物主要是河流冲击砂、卵石，砂层，两岸坡脚零星堆积石和土的坡积层。
由于河床覆盖层的成因不同，加之砂卵石的含砂率差别较大，所以，覆盖率的渗透性有很大差异，其规律是河床两侧透水性较低，中间有透水性较大的架空透镜体。
小浪底上游围堰防渗墙长：239.41m，厚：0.8m,平均深度61.8m，截流面积13942㎡，混凝土施工量7690m3。墙体材料采用塑性混凝土，设计指标如下；
a. 抗压强度：R28≥2.0MPa.
b. 渗透系数：K≤1.0×10-7㎝／sec.
c. 抗压弹性模量（E）约等于500MPa.
d. 入孔时塌落度为：180-220mm，扩散度为：340-380mm
3.塑性混凝土配合比的设计
3.1原材料情况：
3.1.1水泥：由于该防渗墙混凝土要求低强度，低弹性模量。因此，选用32.5#水泥。通过附近市场上可供应的、质量比较稳定的几个品牌的水泥进行检测，如“香山牌”、“新建牌”、“坚固牌”、“黄河牌”，确认选用洛阳水泥厂生产的“黄河牌”水泥。标号：P.O32.5R。主要技术指标检测结果为：细度（80µm）：3﹪，初凝：4h20min终凝：5h56min，28天抗压强度39.7MPa，28天抗折强度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㎞处的连地砂、石料厂。采用连续级配，卵石，最大粒径dmaX=20mm。各项技术指标检测结果为：颗粒级配：符合5-20mm颗粒级配要求，松散密度：1600㎏／m3，紧密密度1750㎏／m3，饱和面干比重2.73g／cm3，含泥量1％，泥块含量0.5％，饱和面干吸水率0.9％，压碎指标15％，有机质含量（比色法）：浅于标准色，碱-骨料反应：合格
3.1.3细骨料：砂。试验用砂有三种：连地河砂、白沟山砂、白沟河砂。这三种砂的颗粒级配均不是很好，筛分析及技术指标检测结果见下表
技术指标检测结果：
3.1.4外加剂：混凝土试配时选用了四种外加剂，一种为YW型微沫剂，另一种为YNH-1型减水剂。这两种外加剂均为天津雍阳减水剂厂生产的产品。另外两种外加剂为DH9引气剂和DH4A减水剂，这两种外加剂均为河北省水利工程局外加剂厂，外加剂主要技术指标检测结果如下表：
3.1.5膨润土：产自山东昌邑高阳膨润土厂，物理、化学成分见下表。
高阳膨润土的化学成分
高阳膨润土的物理性能指标
3.1.6水：取自黄河岸边供水井。
4.混凝土配合比的试配
该配合比试配的主要依据是：SDJ82《水利水电工程混凝土防渗墙施工规范》和SD105《水工混凝土试验规程》。
根据混凝土的设计强度、强度保证率及离差系数，求得混凝土的试配强度fcuK=2.53MPa。
由于砂的产地不同，并且掺用不同种类的引气剂和减水剂，所以试配了许多组配合比，在下表中列了13组混凝土配和比。
说明：备注中的1指YW引气剂，2指的是YNH-1减水剂，3指的是DH9引气剂，4指的是DH4A减水剂。连地指的是连地砂，白山指的是白沟山砂，白河指的是白沟河砂。
混凝土试配采用了人工拌和，机械振实方法成型，静置48h后脱模，放入标准养护室至试验龄期。抗压试块为150×150×150mm3，弹性模量试块为150mm×300mm的圆柱体，抗渗试块为GB85-81中规定的标准试模。试件成型的同时，对混凝土拌和物的部分性能进行了检测。混凝土拌和物的性能和力学性能结果见下表
由试验结果可以看出：
1）无论水泥的参加量是125㎏,还是150㎏，均能基本满足设计要求的强度指标和弹性模量指标，但是，只掺一种外加剂者，强度略差。
2） 不论是连地砂，还是白沟山砂和白沟河砂，也均能满足设计要求的强度指标和弹性模量指标，但以连地砂效果最好，白沟山砂次之，白沟河砂最次。只有每立方混凝土中水泥用量达150㎏时，方能满足设计的强度要求且抗渗性能差。因此确定，在施工时不能使用白沟河砂。
3）YW、YNH-1和DH9、DH4A、两组外加剂分别复合使用，均可使混凝土各项技术指标满足设计要求，但单独使用YW，不掺用减水剂，抗渗性能难以达到设计要求。
4）当每立方混凝土水泥用量为125㎏时，无论使用哪两种外加剂抗渗性能均不理想，只有当每立方米混凝土中水泥用量达到150㎏时，才能既满足强度要求又满足抗渗要求
5)从1#-3和3#-1配合比观察，1#-3水泥用量125㎏／m3，膨润土掺加量为25㎏／m3，而3#-1水泥用量为150㎏／m3膨润土用量为30㎏／m3，3#-1配合比混凝土强度超过62﹪，抗渗也可以满足要求。1#-3配合比强度刚好满足要求，但是抗渗较差。这两种配合比使用的外加剂相同，这说明外加剂YW和YNH-1已满足要求，但是需要提高水泥用量至150㎏／m3。
6)从以上试配结果看，欲保证设计强度并使混凝土具有更好的抗渗性能，每立方混凝土中的水泥用量应为150㎏，同时增加膨润土用量至40-50㎏／m3。这样，既可以提高混凝土的抗渗性能又可使混凝土不至于过多的超强。
7)由1#-1和5#-1混凝土配合比的强度和弹性模量指标看，抗压强度R28和弹性模量E28的比值为1：92到1：129，这一指标比水口水电站防渗墙塑性混凝土弹性强比250：1有了进一步的提高。因此，下一步应努力在保持现有弹性比的情况下尽力提高抗渗性能。
5.施工配合比
从上表所列13组混凝土配合比的试配情况可以看出，均基本满足了设计要求的抗压强度和弹性模量，施工配合比只需依据抗渗试验结果确定即可。在13组试配结果中，第3#-3试配结果较好，但是超强较多，为了降低抗压强度和弹性模量并提高抗渗性能，拟在保持水泥用量不变的情况下增加膨润土的用量。因此初步选定对3#-3配合比进行修正后作为推荐使用的施工配合比见下表
推荐使用的混凝土施工配合比
6.施工过程：
整个防渗墙共分39个槽孔段进行施工，单好槽空为Ⅰ期槽，双号槽为Ⅱ期槽。
防渗墙造空采用CZ30和CZ22型冲击钻机造主孔，液压导板抓斗部分副孔，在抓副孔时如遇大孤石则仍由冲击钻造孔。为避免相互干扰，冲击钻和液压导板抓斗分别布置在槽孔两侧。抓斗抓出的卵石由装载机运载，施工高峰时共有23台冲击钻和10台抓斗机同时工作，平均生产能力为84.6m／d,高峰时145.3m／d。
防渗墙塑性混凝土由3台JS-500型卧式强制式混凝土搅拌机搅和，采用自动称量系统称骨料和水泥，人工加膨润土和外加剂，该搅拌站生产那里为53m3／h。
造空泥浆由设在右岸滩上的12台2m3泥浆搅拌机制浆，备有6个蓄浆池，总储量为900m3，该制浆站日制能力为648m3，整个工程共耗用粘土31805m3，耗用泥浆76402m3，平均每米进尺用泥浆量为3.66m3。
7.配合比的跟踪检测结果
为了检测混凝土的质量，对39个槽孔的混凝土均进行了机口取样，以求得7d，28d的抗压强度，28d的抗渗指标和弹性模量值。部分槽孔还求得了90d的抗压强度值、抗渗指标和弹性模量值。
对机口取样的试验结果进行分析得到：
抗压强度R7=2.5MPaR28=3.8MPa
Cv=0.212
强度保证率98﹪
合格率100﹪
弹性模量E28=416.9MPa
对机口取样的28天的抗渗指标，检测结果为K28=0.86×10-7，可以看出达到了设计要求，渗透系数处在设计要求的边沿，余量不大。所进行的试验还表明，渗透系数K值随着龄期的增加而减小，60天的渗透系数为K60=0.72×10-7，也就是说抗渗性能随龄期的增加而增强。
从机口取样的28天的弹性模量结果和28天的抗压强度结果可以得出：E28:R28=99:1,这一指标比水口水电站防渗墙塑性混凝土的弹性比（250：1）有了进一步的降低，超过了目前国内的最好成果（弹性比比为150：1）。而国外防渗墙的塑性混凝土的最好成果也只有E:R=219：1.因此，小浪底上游围堰防渗墙的塑性混凝土的性能不仅在国内居于领先水平，而且在国外也处于领先水平。
小浪底上游围堰防渗墙由于使用了塑性混凝土，与使用普通混凝土相比原材料节约了50﹪，造价降低了40万，大大降低了成本。
塑性混凝土可以广泛用于修建土石垻和基础，防渗抢抢险及围堰防渗墙中，在土建方面也可以参考使用。
