(新賓滿族自治縣水務(wù)局，遼寧 撫順 113200)

瀝青混凝土心墻具有強(qiáng)裂縫自愈性、高壓抗?jié)B性和良好的抗震性能[1]等，被廣泛應(yīng)用于堤防等水利工程建設(shè)[2]。瀝青混凝土結(jié)合面是瀝青混凝土心墻中的薄弱環(huán)節(jié)，容易受氣溫、降雨等因素的影響[3]，并且施工過程中，瀝青混合料容易粘在心墻碾輪上，因此,研究合理的施工防粘措施對(duì)于推廣瀝青混凝土心墻的使用具有十分重要的意義。

本文結(jié)合遼寧省大伙房水庫工程，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)?zāi)M了-3℃、25℃、45℃、125℃四種層面溫度和采取向?qū)用鏋⑺胧┣覍用鏈囟葹?5℃、65℃、75℃、85℃八種瀝青心墻的碾壓施工工況，為相關(guān)水利工程建設(shè)提供參考。

1 瀝青混凝土相關(guān)實(shí)驗(yàn)

1.1 劈裂實(shí)驗(yàn)

按照有關(guān)規(guī)范規(guī)定，瀝青混凝土試件的破壞拉伸應(yīng)變與劈裂抗拉強(qiáng)度[4]按以下公式計(jì)算：

εT=(0.0307+0.0936μ)XT(1.35+5μ)

(1)

RT=0.006287PT/h

(2)

式中εT——破壞拉伸應(yīng)變，%；

RT——劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；

μ——泊松比；

XT——水平方向總變形，mm；

PT——試件荷載的最大值，N；

h——試件高度，mm。

1.2 小梁彎曲試驗(yàn)

小梁彎曲試驗(yàn)在彎曲試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，首先在試件跨中部位施加荷載，然后通過位移傳感器采集撓度與荷載，按照規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行瀝青混凝土的相關(guān)計(jì)算:

(3)

(4)

(5)

(6)

式中εb——最大彎拉應(yīng)變，%；

f——試件破壞時(shí)的跨中點(diǎn)撓度，mm；

h——跨中斷面試件高度，mm；

L——試件的跨徑，mm；

Rb——抗彎強(qiáng)度，MPa；

Pb——試件破壞時(shí)的最大荷載，N；

b——跨中斷面試件寬度，mm；

Wb——撓跨比，%；

Eb——彎曲變形模量，MPa。

2 溫度施工因素對(duì)瀝青混凝土心墻層間結(jié)合質(zhì)量影響研究

2.1 心墻模擬

以大伙房水庫瀝青混凝土心墻配合比(油石比為6.9%、填料含量為12%、級(jí)配指數(shù)為0.42、最大骨料粒徑為19mm)作為試驗(yàn)配合比。試驗(yàn)試件所用模具包括兩種，滲透試件和劈裂試件采用27cm×27cm×16cm模具，小梁彎曲試件采用25cm×12cm×25cm模具。

2.2 低溫條件下瀝青混凝土結(jié)合面滲透試驗(yàn)

結(jié)合面溫度為-3℃，通過觀察成型試件結(jié)合面，發(fā)現(xiàn)其上層與下層瀝青混凝土密實(shí)，結(jié)合效果良好，用滲氣儀測定其結(jié)合面的防滲性,結(jié)果見表1。

表1 瀝青混凝土結(jié)合面滲氣性檢測結(jié)果

由表1可知，當(dāng)層面溫度為-3℃時(shí)，瀝青混凝土結(jié)合面滲氣速率皆小于0.005MPa/min，能夠滿足水利工程防滲性要求。由此表明，靜置上層的160℃熱瀝青混和料半小時(shí)能夠做到對(duì)下層瀝青混凝土進(jìn)行加熱，并且瀝青混凝土上層與下層結(jié)合效果良好。

2.3 低溫條件下瀝青混凝土劈裂試驗(yàn)

劈裂試驗(yàn)試件取自滲氣試驗(yàn)完成后的試件，對(duì)其進(jìn)行劈裂試驗(yàn)并計(jì)算其間接拉伸應(yīng)變與間接拉伸強(qiáng)度，結(jié)果見表2。

表2 瀝青混凝土劈裂試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，與瀝青混凝土非結(jié)合面相比，結(jié)合面的間接拉伸應(yīng)變降低了0.04%，間接拉伸應(yīng)力降低了0.04 MPa，兩者變化幅度很小，表明瀝青混凝土的力學(xué)性能不受低溫條件的影響。

2.4 不同層面溫度下結(jié)合面小梁彎曲試驗(yàn)

在大伙房水庫工程，選擇-3℃、25℃、45℃和125℃四種層面溫度模擬瀝青心墻碾壓施工，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行小梁彎曲試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 不同結(jié)合面溫度小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，不同結(jié)合面溫度下的結(jié)合面抗彎強(qiáng)度與彎曲應(yīng)變均大于DL/T 5411—2009中抗彎強(qiáng)度(0.4 MPa)與彎曲應(yīng)變(1.0%)的要求。再以層面溫度125℃為研究本體，得到層面瀝青混凝土小梁彎曲各項(xiàng)力學(xué)性能與溫度的關(guān)系，見圖1。

由圖1可知，以125℃為研究本體，撓度、抗彎強(qiáng)度、彎曲應(yīng)變與撓跨比都隨著層面溫度的減小而降低，其中撓度、彎曲應(yīng)變與撓跨比降低趨勢相同，幾乎重合，而抗彎強(qiáng)度下降趨勢較緩。隨著層面溫度的降低彎曲變形模量出現(xiàn)增大的趨勢，層面溫度為45℃

圖1 各項(xiàng)力學(xué)性能隨層面溫度變化關(guān)系曲線

時(shí)，彎曲變形模量增大了4%，因此，瀝青混凝土心墻施工加熱層面溫度應(yīng)該不低于45℃，在此條件下上層攤鋪的瀝青混凝土可以加熱下層物料，層面間結(jié)合效果良好，并且抗彎強(qiáng)度與彎曲應(yīng)變能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)。

3 灑水措施對(duì)心墻層間質(zhì)量影響研究

3.1 模擬心墻施工

試驗(yàn)試件混凝土配合比與模具與2.1相同，分層制備混凝土上下層，首先進(jìn)行瀝青心墻下層振動(dòng)碾壓法擊實(shí)模擬，為了解決碾壓過程中振動(dòng)碾沾料的問題，擊實(shí)過程中向?qū)用鏋⑺?見圖2)，再將160℃瀝青混合料鋪到下層試塊，傳熱30min，再對(duì)上層熱料進(jìn)行擊實(shí)。

3.2 防粘效果

試驗(yàn)?zāi)M過程中發(fā)現(xiàn)，通過向心墻層面上灑水，可以使擊實(shí)機(jī)不沾瀝青混和料，具有良好的防粘效果。

圖2 不灑水層面與灑水后層面的比較

3.3 滲透試驗(yàn)

通過觀察結(jié)合面灑水后的切割試件，發(fā)現(xiàn)其上層與下層瀝青混凝土仍然能夠良好地結(jié)合，用滲氣儀測定其結(jié)合面的防滲性，結(jié)果見表4。

表4 層面灑水后瀝青混凝土結(jié)合面滲氣性檢測結(jié)果

由表4可知，瀝青混凝土結(jié)合面灑水后不僅具備良好的防粘效果，并且能夠滿足水利工程防滲性要求，說明該措施具有可行性與可靠性。

3.4 劈裂試驗(yàn)

劈裂試件由鉆取滲氣試驗(yàn)完成后的試件獲得，對(duì)其進(jìn)行劈裂試驗(yàn)并計(jì)算其間接拉伸應(yīng)變與間接拉伸強(qiáng)度，結(jié)果見表5。

表5 層面灑水后結(jié)合面與非結(jié)合面試件劈裂試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，采取灑水措施以后，與瀝青混凝土非結(jié)合面相比，結(jié)合面的間接拉伸應(yīng)變降低了0.31%，間接拉伸應(yīng)力降低了0.01MPa，兩者下降幅度皆較小，表明灑水措施對(duì)瀝青混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。

3.5 采用灑水法時(shí)不同層面溫度下結(jié)合面小梁彎曲試驗(yàn)

由于層面灑水不利于層間結(jié)合，因此，結(jié)合前述瀝青混凝土心墻施工加熱層面溫度應(yīng)不低于45℃的結(jié)論，選擇55℃、65℃、75℃與85℃四種層面溫度進(jìn)行瀝青心墻碾壓施工模擬，然后對(duì)得到的試件進(jìn)行小梁彎曲試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 層面灑水后不同結(jié)合面溫度小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，結(jié)合面采取灑水措施之后，不同溫度下的結(jié)合面抗彎強(qiáng)度與彎曲應(yīng)變均大于DL/T 5411—2009中抗彎強(qiáng)度(0.4MPa)與彎曲應(yīng)變(1.0%)的要求。再以層面溫度85℃為研究本體，得到層面灑水后瀝青混凝土小梁彎曲各項(xiàng)力學(xué)性能與溫度的關(guān)系，見圖3。

由圖3可知，以85℃為研究本體，采取灑水措施后，撓度、抗彎強(qiáng)度、彎曲應(yīng)變與撓跨比都隨著層面溫度的減小而降低，層面溫度為75℃時(shí)，撓度、彎曲應(yīng)變與撓跨比均下降24%，抗彎強(qiáng)度下降7%；隨著層面溫度的降低彎曲變形模量呈現(xiàn)增大的趨勢，層面溫度為75℃時(shí)，彎曲變形模量增大23%，因此，瀝青混凝土心墻施工中采取層面灑水措施并且保證彎曲應(yīng)變與抗彎強(qiáng)度等力學(xué)性能不受影響的加熱層最低溫度為75℃。

圖3 層面灑水后各項(xiàng)力學(xué)性能隨層面溫度變化關(guān)系曲線

3 結(jié) 論

根據(jù)大伙房水庫瀝青混凝土心墻配合比，通過瀝青混凝土相關(guān)試驗(yàn)分析了溫度施工因素與灑水措施對(duì)瀝青混凝土心墻層間結(jié)合質(zhì)量的影響，得到以下結(jié)論：層面溫度為-3℃時(shí)，瀝青混凝土結(jié)合面滲氣速率能夠滿足水利工程防滲性要求，并且與非結(jié)合面相比，結(jié)合面的間接拉伸應(yīng)變與間接拉伸應(yīng)力變化幅度很小，因此，瀝青混凝土的力學(xué)性能不受低溫條件的影響；瀝青混凝土不同結(jié)合面溫度下的結(jié)合面抗彎強(qiáng)度與彎曲應(yīng)變均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且隨著層面溫度的下降而降低，心墻施工無須人為加熱層面的允許最低溫度為45℃；模擬瀝青心墻碾壓過程中采取向?qū)用鏋⑺拇胧┚哂辛己玫姆勒承Ч⑶覟r青混凝土的防滲性能也得以保證，結(jié)合面的間接拉伸應(yīng)變與間接拉伸應(yīng)力下降很小，因此，灑水措施對(duì)瀝青混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)；結(jié)合面采取灑水措施后，瀝青混凝土不同結(jié)合面溫度下的結(jié)合面抗彎強(qiáng)度與彎曲應(yīng)變也能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且隨著層面溫度的下降而降低，采用灑水措施心墻施工無須人為加熱層面的允許最低溫度為75℃。

[1] 萬連賓,裴成元,楊合剛.常規(guī)溫度條件下瀝青混凝土心墻層間結(jié)合質(zhì)量研究[J].水利水電技術(shù),2011,42(11):62.

[2] 張奇.下坂地壩基混凝土防滲墻與壩體瀝青心墻結(jié)合面施工技術(shù)[J].中國水能及電氣化,2013(10):2-4.

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[4] 劉學(xué)明,李軍.低溫條件下碾壓式瀝青混凝土心墻層間結(jié)合的處理[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2017,25(3):43-45.