試分析矩形渠道防滲抗凍設計

【摘要】目的：分析不同配比混凝土和不同斷面結構形式對矩形渠道防滲抗凍性能的影響。方法：對比水膠比、粉煤灰、抗凍劑以及斷面尺寸對渠道強度、抗凍性、滲透性的以及渠系水利用率的影響，同時對其進行系統試驗。結論：水膠比為0.34，加入質量分數為20%的粉煤灰，2%的引氣量以及2%的抗凍劑，且選擇寬度較窄，渠底比降較大的斷面一方面能夠滿足防滲抗凍的要求，另一方面也能實現較高的經濟效益。

【關鍵詞】矩形渠道；防滲抗凍；混凝土；配合比

1、試驗概況分析

1.1 配合比設計

農田水利渠道襯砌中常用C20混凝土，我國北方地區耕地數量有限，且水資源比較匱乏，存在著較為明顯的晝夜溫差，在冬季時氣溫相對較低，所以在渠道設計的過程中，一方面要充分保證其抗滲性能，另一方面還要確保渠道具有較強的抗凍性。膠凝材料在混凝土混合料中占據著非常重要的位置，本文主要選取0.34和0.40作為水膠比，摻入10%和20%的粉煤灰替代水泥，引氣體量設定為2%，抗凍劑的摻入量分別為2%，4%，表1為配合比設計參數的具體情況：

1.2 斷面尺寸設計分析

在渠道斷面設計工作中，主要依據三個要素，分別為設計流量、最小流量和加大流量。渠道具體的尺寸確定應與當地的耕地情況、施工難度以及成本投入為基礎，同時還要合理考慮最佳過流參數。根據規范化的渠道斷面水利設計流程，得到了多種渠道寬深比下渠道斷面尺寸設計參數，如表2所示。

2、試驗結果分析

2.1強度試驗結果

標準養護28d后不同配合比條件下混凝土的強度特征。1～4組的抗壓強度要明顯高于5～8組的抗壓強度，即水膠比為0.34時其抗壓強度高于水膠比為0.40時。在水膠比和粉煤灰摻量相同的情況下，隨著抗凍劑摻量的提高，混凝土的強度也在不斷提高。水膠比和抗凍劑摻量相同的條件下，摻入20%的粉煤灰后混凝土的強度明顯高于摻入10%的粉煤灰。而產生上述現象主要是由于適量的粉煤灰能夠有效提高混凝土的密實度，對混凝土填縫起到了加密的作用，所以混凝土的強度值也會隨之有所提升。加入適量抗凍劑能夠在一定程度上增加水化產物，進而也更好地提升混凝土的密實度，其強度也會隨之上升。幾個因素當中，水膠比對混凝土強度的影響最為明顯，其次為粉煤灰摻量，最后為抗凍劑摻量。而水膠比為0.34，粉煤灰摻量為20%且抗凍劑摻量為2%時混凝土強度最佳。

2.2抗凍性能試驗結果

抗凍性能試驗結果，凍融循環次數與動彈性模量相對量之間呈現出較為顯著的指數型遞減，這也充分說明動彈性模量較小的幅度在逐漸增大，而在凍融循環100次以上時，其減少十分顯著。混凝土質量相對損失兩隨著凍融次數的提升而在不斷提升，此外其具有顯著的線性特征。粉煤灰摻量為2%，抗凍劑摻量為2%且引氣量為2%時，混凝土的抗凍性能達到最佳狀態。產生這一現象主要是由于粉煤灰的加入以及適度的引氣量能夠有效完善骨料的性質和結構，提高了無害孔隙所占的比重。從而也大大降低了孔隙水壓力的負面影響。此外抗凍劑還可起到加密孔隙的作用，密實孔的數量明顯增加，進而使混凝土的抗凍性能也得到了明顯的提升。

2.3滲透性試驗結果

試件抗滲性能測試結果，各組試件所能夠承受的最大凈水壓力值特征與強度特征具有高度的一致性。水膠比為0.34時，1～4組的所能達到的抗滲等級分別為P4、P8、P6和P10，水膠比為0.40時，5～8組所能達到的抗滲等級分別為P4、P6、P4和P8，因此在水膠比為0.34，粉煤灰摻量為20%，抗凍劑摻入量為2%，引氣量為2%時混凝土強度達到最佳狀態。

3、結語

與其他形式的渠道相比，矩形渠道優勢非常明顯，且未來也會成為渠道斷面形式常見的一種方案。

參考文獻：

[1]閆科.矩形渠道防滲抗凍設計優化與研究[J].水利技術監督，2018（01）：113-115.