滹沱河防洪綜合整治工程生態混凝土（砂漿）試驗成果分析

王新中，田淑娟，張米軍

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

生態混凝土 （砂漿）是采用當地砂或砂礫料摻加少量水泥、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，采用振動碾碾壓施工，機械切塊3～5m，其特點是：具有充分利用當地材料、施工簡便、造價低、微透水的優點，可用作河、渠、湖底防護材料，既有防沖、防滲作用，又不徹底割斷地下水入滲通道，達到維護生態環境和環保的效果。

滹沱河防洪及綜合治理工程的實施需要大量的砂石等建筑材料，為了充分利用現有材料和最大限度地保護當地的環境，本工程擬采用生態混凝土（砂漿）作為設計方案之一，進行生態混凝土（砂漿）性能參數的試驗研究工作。根據試驗成果進行統計分析，提出了影響生態混凝土的因素和控制生態混凝土質量的指標。

1 試樣前期準備工作

1.1 各種材料主要物理性能

（1）水泥。 細度1.7%、初凝2h40min、終凝3h57min、安定性合格、抗折強度（3d）5.6MPa、抗壓強度（3d）24.7MPa，各項指標均滿足該樣32.5等級普通硅酸鹽水泥要求。

（2）粉煤灰。細度14.2%、需水量比99%、三氧化硫為0.8%、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%、水化學分析指標見表1。各項指標均滿足Ⅱ級粉煤灰標準要求。

表1 粉煤灰水化學分析指標

（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）；按相對密度0.65，加水量10%制備試樣（因水泥摻量較少，故碾壓時按砂樣的相對密度控制）。

（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）； 粉煤灰摻量為2%、4%、6%（以重量計）；按相對密度0.65，加水量10%制備試樣。

1.2.2 混凝土試樣制備方案

由于現場沒有卵礫石，故室內試驗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 試驗設備及方法

（1）篩分試驗采用XSB-70B型準200標準振篩機；粉煤灰顆粒組成采用比重計法；

（2）最大孔隙比試驗采用漏斗法；最小孔隙比試驗采用震動捶擊法；

（3）滲透試樣養護3d，試驗采用ST-55Ⅱ型滲透儀變水頭法；

（4）混凝土抗壓試塊為20cm×20cm×20cm，養護28d，試驗采用100t萬能試驗機進行；

（5）砂漿試塊為7cm×7cm×7cm，養護齡期分別為7d、28d，抗壓試驗采用WES-20型萬能試驗機，量程0～20kN；

課堂1：老師聲音清晰，但是緊張，后稍好。準備教學材料充分，講故事學習單詞，較好，但是節奏緩慢。問題太難，提示較少，沒有介紹強調具體的事例或語言點，給學生做筆記。(2006年10月9日)

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

通過測流量和水面線計算斷面流速。試驗按最大供水量進行。一次放水過程同時進行4組配比抗沖蝕試驗；流量采用電磁流量計測量，水面線采用測針測量，沖蝕損失重量采用天平測量。

2 試驗成果分析

2.1 砂漿試驗成果分析

根據本試驗方案進行室內滲透、抗壓強度試驗、沖蝕試驗，試驗成果見表2。

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

表2 生態混凝土砂漿試驗成果表

圖1 不同粉煤灰摻量砂漿試塊抗壓強度與水泥摻量關系曲線

由圖1分析，水泥摻量為0時，雖然摻加粉煤灰但強度并不高；當水泥摻量大于7.5%時，砂漿試塊的抗壓強度明顯提高，平均強度大于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為弱透水性，其滲透系數在1.14×10-3～7.40×10-5cm/s之間。

沖蝕試驗流速范圍3～5m/s。從試驗結果看，陡槽段沖蝕率隨流速增大而增大，但從槽腳試驗結果和陡槽試驗結果看，槽腳試塊沖蝕率較大，這與槽腳處水流發生轉向，且處于水躍前端，水流脈動較大有關。采用4個試塊試驗結果的平均值，分析混凝土和粉煤灰摻量對沖蝕率的影響，見圖2。

圖2 沖蝕試驗結果分析圖

由圖2可見，生態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，沖蝕率在水泥重量百分含量5%～7.5%間變化較小；粉煤灰含量在6%時，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10%時，粉煤灰摻量對沖蝕率的影響減小。

2.2 混凝土試驗成果分析

混凝土試塊進行室內抗壓強度試驗配比及成果見表3、圖3。在相對配比條件下，混凝土試塊抗壓強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，其抗壓強度隨著含砂率的增大而增大；但含砂率大于31%后，相同配比其抗壓強度隨著含砂率的增大反而減小，且含砂率越大，抗壓強度降低越顯著。在上述配比條件下，混凝土試塊的抗壓強度在

表3 混凝土試驗成果匯總表

圖3 不同配比情況下混凝土抗壓強度與含砂率關系曲線

3.51～4.69MPa之間。

3 結語

（1）生態混凝土隨著水泥、粉煤灰摻量的增加砂漿試塊滲透性能由中等透水性變為弱透水性，抗壓強度逐漸提高；當水泥摻量大于7.5%時，砂漿試塊的抗壓強度明顯提高。

（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10%時，粉煤灰摻量對沖蝕率的影響減小。

（3）混凝土試塊抗壓強度不僅與水灰比有關，而且與含砂率有關。

（4）室內試驗研究對野外各種邊界條件考慮不夠充分，沖蝕試驗數據可能偏大，本文提供的各種試驗指標僅供在實際工程中參考使用。

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

［2］SL237—1999， 土工試驗規程［S］.

［3］JGJ98—2000，J65—2000，砌筑砂漿配合比設計規程［S］.

［4］JGJ55—2000，J64—2000，普通混凝土配合比設計規程［S］.

［5］GB50290—98，土工合成材料應用技術規范［S］.

［6］SL253—2006，水工混凝土試驗規程［S］.