基于统计分析的混凝土防渗墙成墙强度损失研究

陈 芳，熊焕淮，杨能辉

(1.江西省水利科学研究院，江西 南昌 330029；2.江西省水工安全工程技术研究中心，江西 南昌 330029)

0 引 言

混凝土防渗墙施工过程中存在诸多施工质量的控制盲点。用于检测防渗墙混凝土物理力学性能的抗压、抗渗试件一般在混凝土搅拌机机口取样或对达到龄期后的墙体进行钻芯取样，并以此检测结果作为评判混凝土防渗墙质量的重要依据，然而大量的工程检测数据表明，机口取样检测结果都高于墙体钻芯取样检测结果[1- 4]，为此，现场配制防渗墙混凝土掺合物时，总是将混凝土拌和物的抗压、抗渗配制强度等级进行高配，即混凝土拌和物配制抗压强度高于设计强度10～15 MPa， 混凝土拌和物配制抗渗等级高于设计抗渗等级2～3级，只有这样才能使混凝土防渗墙成墙后的混凝土抗压、抗渗性能满足设计及规范要求。

本文结合某工程实际，通过室内外试验，在大量试验数据统计分析的基础上，研究混凝土防渗墙实体抗压、抗渗强度相对混凝土搅拌机机口取样抗压、抗渗强度损失程度和抗压、抗渗强度随着其深度的变化规律，以期为改进施工工艺、节约施工成本提供理论依据。

1 试验依据及检测结果来源

按SL352—2006《水工混凝土试验规程》[5]对防渗墙搅拌机机口混凝土试块抗压强度、抗渗系数及成墙后混凝土芯样抗压强度、抗渗系数进行了试验。试验采用了某工程检测数据，对收集到的112组机口混凝土试块强度及相同部位(槽孔)芯样强度，42组机口混凝土试块渗透系数及相同部位(槽孔)芯样渗透系数进行分析。考虑到混凝土设计等级差异，现将收集到的结果按照3个等级分类(C10、C15、C20)，混凝土抗压强度和抗渗系数检测结果见表1～6。混凝土抗渗设计系数为k≤1×10-6cm/s。

表1 C10混凝土抗压强度MPa检测结果 MPa

2 混凝土防渗墙抗压、抗渗资料定性分析

2.1 混凝土抗压强度检测结果分析

根据收集的数据绘制机口混凝土试块抗压强度与相同部位(槽孔)混凝土芯样抗压强度相关关系见图1，同时结合两者变化率绘制混凝土抗压强度变化区间(见图2)。

表2 C10混凝土抗渗系数检测结果 10-7 cm/s

表3 C15混凝土抗压强度检测结果 MPa

表4 C15混凝土相对渗透性系数检测结果 10-7 cm/s

由表1、3、5可知，C10、C15、C20混凝土机口混凝土试块抗压强度与相同部位(槽孔)芯样强度变化规律基本一致，其中相同部位(槽孔)的芯样强度均比机口试块强度要低，分别降低了26.7%、31.9%、26.94%。由图1可知，C10、C15、C20混凝土机口混凝土试块抗压强度与相同部位(槽孔)芯样抗压强度变化相关系数分别为0.891、0.865、0.869 9。由图2可知，C10混凝土抗压强度变化区间主要集中在5～7 MPa，其中6～7 MPa区间百分比最大为38%；C15混凝土抗压强度变化区间主要集中在8～10 MPa，其中9～10 MPa区间百分比最大为50%； C20混凝土抗压强度变化区间主要集中在8～10 MPa，其中9～10 MPa区间百分比最大为42%。

表5 C20混凝土抗压强度检测结果 MPa

表6 C20混凝土相对渗透性系数检测结果 10-7 cm/s

图1 混凝土抗压强度相关关系

图2 混凝土抗压强度变化

综上，机口混凝土试块抗压强度与相同部位(槽孔)芯样抗压强度变化相关性较好，抗压强度降低幅度均在30%附近，变化区间比较集中，主要分布在5～6、6～7、7～8、8～9、9～10 MPa 5个区域范围内。

2.2 混凝土抗渗性能检测结果分析

根据收集的数据绘制机口混凝土试块相对渗透性系数与相同部位(槽孔)混凝土芯样相对渗透性系数相关关系见图3。

图3 相对渗透性系数相关关系

由表2、4、6可知，C10、C15、C20混凝土机口混凝土试块相对渗透性系数与相同部位(槽孔)芯样相对渗透性系数变化规律基本一致，成墙后相同部位(槽孔)芯样相对渗透性系数均低于机口混凝土的相对渗透性系数，分别减小了6.18×10-7、9.02×10-7、9.43×10-7cm/s。由图3可知，C10、C15、C20混凝土机口混凝土试块相对渗透性系数与相同部位(槽孔)芯样相对渗透性系数变化相关系数分别为0.857 3、0.910、0.851 6。

综上，机口混凝土试块相对渗透性系数与相同部位(槽孔)芯样相对渗透性系数变化相关系数较好，混凝土相对渗透性系数变化幅度较大，且混凝土强度等级越高，相对渗透性系数下降幅度越大。

3 结 语

本文结合某工程的试验数据，对机口混凝土试块和相同部位混凝土芯样的抗压强度与抗渗系数进行了研究，结果表明混凝土搅拌机机口混凝土试块与相同部位(槽孔)混凝土芯样的混凝土强度变化趋势基本一致。成墙后混凝土较机口混凝土抗压强度降低约5～10 MPa，降低约30%，抗渗系数降低5×10-7～9×10-7cm/s，且随着混凝土强度等级的增加，下降幅度敏感性更大。

混凝土防渗墙在成形的过程中受温度、压强、过程不振捣等因素影响，混凝土抗压强度必然会减小，而且在施工过程中受拔管法施工、过程不振捣等影响，墙体的密实度必然会比机口混凝土小，从而导致墙体的抗渗性差。试验数据统计结果与实际相符合。受试验条件的限制，试验数据仅统计了C10、C15、C20混凝土强度等级的抗压和抗渗性能变化规律，今后可以扩大混凝土强度等级范围，进一步研究成墙后混凝土其他性能的变化规律。