水利工程塑性混凝土防渗墙施工配合比试验研究

摘　要：为了控制垃圾渗滤液的侧向渗透，在城市垃圾卫生填埋场场四周需要设置垂直隔离墙。隔离墙采用现场开挖深槽，然后在槽内灌注水泥-膨润土—砂混合浆液的方法构筑。通过室内配比试验的方法，测定不同配比试件的无侧限抗压强度、渗透系数等参数，为隔离墙的施工提供合理的配比。

关键词：垃圾填埋场，隔离墙，材料特性，室内试验
1.引言
　　某生活垃圾填埋场位于距某市中心60km的东海边，为了控制垃圾渗滤液的侧向渗透，需要在新建填埋场四周设置垂直隔离墙。隔离墙采用矿渣水泥、膨润土和粉细砂按照一定的配合比制成，墙体宽度为250mm，总长度为16km。根据设计技术要求隔离墙的渗透系数应小于1×10-7cm/s，28天龄期的抗压强度介于1.0 MPa ~2.0 MPa之间，弹性模量不大于100 MPa.。
　　本文针对某垃圾填埋场四期侧向隔离墙材料进行的室内配比试验，探讨不同水泥掺量、水固比、膨润土种类、掺砂量等因素对水泥—砂—膨润土试块的力学性能和渗透性的影响，确定能够满足要求的施工配比，为某填埋场隔离墙的设计和施工提出建议。
2.试验方案和试验方法
　　试验中采用施工单位提供的32.5号矿渣硅酸盐水泥、膨润土和粉细砂，其中水泥的物理力学性能，所使用的膨润土有钙基和钠基两种，实验中的水是自来水。
    试块的制作和无侧限抗压强度试验是依据国家行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79—2002和某市标准《地基处理技术规范》DBJ08—40—94采用GDS三轴试验方法，并与常规环刀法的试验结果进行对比。试验分两个阶段进行:
　　第一阶段共对20组配合比进行了试验，每组试块12个，其中6个作抗压试验（7天和28天各三个），其余作渗透性实验，具体的配合比见表2，19号和20号使用了钠基膨润土，其余号使用的均是钙基膨润土。其中1~5号对比研究了水固比和水泥掺量对试块力学性能和渗透性的影响；6~15号对比研究了掺砂量和水泥掺量的影响；16~18号与1~3号对比，16号减小了水固比，而17号和18号未掺减水剂。
　　表2    第一阶段各组实验配比方案
　　
注：除17#、18#外均掺用萘系高效减水剂，掺量为水泥用量的1%；19#、20#采用钠基膨润土无论是渗透性试验，还是无侧限抗压强度试验，均分别按7d和28d两个龄期进行。
　　第二阶段试验在第一阶段配比试验结果的基础上，对各固体成分的掺入量进行了小幅度的调整，以获得更准确的施工配比。
3.实验结果和分析
实验结果如表3
从表3的试验结果可以看出：
　　表3    第一阶段实验结果统计表
　　
注：表中的弹性模量应为初始切线模量，下同。
　　表4    第二阶段试验配比方案与实验结果
　　
注：使用萘系高效减水剂，掺量为水泥用量的1%
由于水固比很大，所以7天时试块的抗压强度很低，除了最后两组采用钠基膨润土的试块外，其余各组试块的抗压强度都不超过0.1 MPa。
　　对比1号~5号和16号配比的试验结果可以看出：水固比对试块力学性能有较大的影响，水固比越小，试块的抗压强度就越高；水泥掺量对7天时的抗压强度影响不大，但是对28天时的抗压强度有较大影响，水泥掺量越大，抗压强度也就越高。
对比6号~15号实验结果可以看出：掺砂量对试块的抗压强度有一定的影响，但是影响不是很大，强度很大程度上取决于水泥的用量。
　　对比17号、18号与1号、3号配比的实验结果，减水剂对实验结果影响不大，其主要作用是改善浆液的和易性。
将19号和20号实验结果与钙基膨润土的相同配比对比表明：膨润土种类对试块的力学性能很渗透性都有很大的影响，钠基膨润土配比试件的抗压强度明显高于钙基膨润土，而且抗渗性能也明显比后者好得多。
第20号配比试验结果满足技术说明的要求，可以作为下一阶段试验的参考配比方案。第二阶段试验在19好和20号配比的基础上，采用钠基膨润土，对膨润土、水泥和砂的掺量进行了调整，水固比维持不变，共进行了5组试验，每组平均测验样3个。实验配比方案与28d的实验结果见表4.表中的渗透系数均采用GDS三轴试验方法量测。
表4的试验结果表明：B2和B4配比的实验结果满足隔离墙设计要求，尤以配比B4最好。根据上述两个阶段的实验结果，认为隔离墙应采用钠基膨润土，浆液中掺水泥用量1%的萘系高效减水剂，水固比不应超过1.4。
4结论
　　膨润土的种类对隔离墙的性能起至关重要的作用，本研究中采用的钠基膨润土的性能要明显优于钙基膨润土，因此施工中应使用钠基膨润土。
　　水固比对隔离墙的性能有重要影响，尤其是对强度影响，因此，在可泵送的情况下，尽可能取1.4为宜。
粉细砂的掺量对试块的强度影响有限，而且掺入粉细砂对试块的渗透性能不利，一次不宜多掺，以水泥用量的1.5倍为上限。
参考文献：
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