大坝混凝土渗透溶蚀试验研究

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发布时间：2021-09-08

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大坝混凝土渗透溶蚀试验研究
孔祥芝，陈改新，纪国晋
(中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点试验室，北京100038)
摘要：为了研究大坝混凝土抗渗透溶蚀能力，及溶蚀作用下混凝土强度和弹性模量的衰减规律，进行了不同掺合料混凝土大
尺寸试件的渗透溶蚀试验。结果表明：振捣密实，养护充分的大坝混凝土具有很高的抗渗透溶蚀能力和较强的自愈特性，在水压
力为1．0-3．8MPa的软水持续作用下，试件溶出Ca(OH) 5．16％～7．28％，混凝土各性能之间的关系发生变化，刚度降低，趋于变
脆，强度和弹性模量的衰减与Ca(OH)：溶出率具有一定的线性关系。另外，掺合料种类对混凝土抗渗透溶蚀能力和性能衰减速率
具有重要影响。
关键词：大坝混凝土；渗透溶蚀；性能衰减；弹性模量
中图分类号： TU528．36 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2013)10-0053—04
Research on leaching of dam concrete
KONGXiangzhi，CHENGaixin，JI Guojin
(China Institute ofWater Resources and Hydropower Research，State Key Laboratory ofSimulation
andRegulation ofWaterCycleinRiverBasin，Beijing 100038，China)
Abstract： In order to study the leaching resistance of dam concrete and the concrete performances degradation during leaching process，
large size concrete samples with different mineral admixture were used to carry out leaching experiment．The results showed that dam con·
crete with good vibration and curing had a high resistance to leakage dissolution and the self-healing property．Under the deionized water，
which the pressure was 1．0-3．8 M Pa，sustained action，there were about 5．16％～7．28％ percent calcium hydroxide leached out，and the
concrete rigidity decrease．The relationships ofdiferent performances ofdam concrete were changing during the leaching process，in which
the spliRing tensile strength was most sensitive．Linear fitting could be performed between the performan ces of dam concrete and the calci—
um hydroxide leaching percentage．In addition，mineral adm ixture had a great effect on dam concrete leaching resistance．
Key words： dam concrete；leakage dissolution；perform ance degradation；elastic modulus
0 引言
实地调查表明[1-2]，渗漏、溶蚀是水工混凝土建筑物最
为普遍的病害之一，20世纪8O年代全国水工混凝土耐久
性及病害调查表明，在调查的32座大坝中每座大坝均存在
不同程度的渗漏，并引起溶蚀病害。水工大坝混凝土胶凝材
料用量低，水胶比较大，长期与水接触，因此，溶蚀耐久性
一直是人们关注的重点并进行了大量试验研究。研究重点
主要包括溶蚀机理及影响因素，Ca2+溶出规律，溶蚀作用下
水泥石、砂浆和混凝土性能的衰减，以及溶蚀作用下混凝
土结构的寿命预测等几个方面[3- 。由于ca2+溶出是一个
非常缓慢的过程，试验周期很长，试验模拟溶蚀全过程非
常困难，因此，研究者基于不同理论提出一些数值模型，但
多数模型都是针对接触溶蚀建立在扩散或溶解一扩散双重控
制的基础之上 ”。针对渗透溶蚀，文献[4】提出钙的溶出经历
3个阶段，溶出量受渗水量控制阶段，溶蚀逐渐受Ca(OH)
扩散系数控制阶段，最终完全由Ca(0H) 扩散系数控制阶
段，遗憾的是，上述模型缺乏试验验证。各国学者对溶蚀作
用下水泥基材料性能衰减规律的研究表明[6-7,10]，砂浆、混
凝土微观孔结构、抗压强度、抗拉强度等性能随着溶蚀的
进行趋于变差，但由于试验条件的差异，并没有较为公认
的性能衰减规律。弹性模量是混凝土的基本特性，是混凝土
结构安全计算，耐久性分析的重要参数，然而由于试验条
件和研究方法的限制，国内外学者未曾对溶蚀作用下混凝
土的弹性模量进行过试验研究，只有Garde等同对水泥净
浆的浸泡试验表明，随着溶蚀过程进行，材料的刚度会有
明显的下降，与未溶蚀的试样相比，溶蚀试样的微观孔隙
结构改变导致塑性增大，文献[1】]引用法国学者LeBell6go
的研究成果，溶蚀程度为48％、59％和74％的砂浆试样，其
刚度损失分别为23％、36％和53％。
本研究采用大比尺混凝土抗渗仪，对掺粉煤灰和掺火
山灰混凝土大尺寸试件进行渗透溶蚀试验，评价水工大坝