雷秀玲，李艷萍，黃如卉，李中田

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130061）

高抗凍碾壓混凝土層間結(jié)合性能研究

雷秀玲，李艷萍，黃如卉，李中田

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130061）

碾壓混凝土層面不僅是壩體的可能滲流通道，也是明顯的抗力薄弱面。因此碾壓混凝土壩的整體施工質(zhì)量通常不僅取決于混凝土本身施工質(zhì)量，還取決于層面的施工質(zhì)量。文章主要介紹寒冷地區(qū)高抗凍碾壓混凝土層間結(jié)合性能，提出了給出工況條件下，高抗凍碾壓混凝土層間處理材料及方案。

碾壓混凝土；高抗凍；層間結(jié)合

1　概　　述

碾壓混凝土壩層面結(jié)合問(wèn)題一直是影響碾壓混凝土筑壩技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。碾壓混凝土層面是薄弱面，層面不但是壩體的可能滲流通道，也是明顯的抗力薄弱面，易發(fā)生滲漏、劣化和剪力破壞等。因此，碾壓混凝土壩的宏觀整體施工質(zhì)量通常不僅取決于混凝土本身的施工質(zhì)量，還取決于層面的施工質(zhì)量，如何提高壩體的施工質(zhì)量的問(wèn)題實(shí)際上就是如何提高和控制層面的施工質(zhì)量的問(wèn)題。

碾壓混凝土的層間允許間隔時(shí)間，是指連續(xù)上升鋪筑時(shí)，從下層混凝土料拌和加水時(shí)起至上層混凝土碾壓完畢為止的允許間隔時(shí)間，通常應(yīng)控制在初凝時(shí)間以內(nèi)。初凝以前碾壓混凝土中膠凝材料漿體仍處于凝聚結(jié)構(gòu)狀態(tài)，這種結(jié)構(gòu)具有觸變復(fù)原的性質(zhì)，在下層碾壓混凝土拌和物初凝以前鋪筑上層碾壓混凝土，則在振動(dòng)碾壓作用下，上下層混凝土的交界面處將出現(xiàn)粗骨料相互嵌入，層面處膠凝材料漿液使上下層混凝土成為一體。此時(shí)，施工層面混凝土性能與層內(nèi)混凝土性能基本無(wú)差異，當(dāng)下層碾壓混凝土拌和物初凝后延遲一定時(shí)間再鋪筑上層混凝土，則延遲時(shí)間越長(zhǎng)，施工層面混凝土與層內(nèi)混凝土的性能差異越明顯。

為解決好層面結(jié)合，需對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝、材料鋪筑時(shí)間等方面采取必要措施。此研究結(jié)合碾壓混凝土實(shí)際施工過(guò)程中可能存在的層間間隔時(shí)間，成型混凝土層間結(jié)合試件，進(jìn)行混凝土抗剪強(qiáng)度、抗凍性能、室外模擬等試驗(yàn)，尋找各工況條件下的最優(yōu)層間處理方式。

2　方案選擇

碾壓混凝土層間結(jié)合試驗(yàn)選擇常規(guī)條件下各項(xiàng)性能滿足C9020W6F300指標(biāo)的碾壓混凝土配合比，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下其初凝時(shí)間為8.1h，終凝時(shí)間為20.3h。層間結(jié)合試件制備方法為先成型一半高度的標(biāo)準(zhǔn)試件，振搗后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室放置，到達(dá)擬定的層間間隔時(shí)間時(shí)，對(duì)層面進(jìn)行必要處理，鋪設(shè)層間處理材料后成型上一半碾壓混凝土。層間混凝土振搗方法參照DL/T5433-2009《水工碾壓混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行。具體層間結(jié)合工藝研究進(jìn)行如下3種工況：

1）連續(xù)碾壓。連續(xù)碾壓的混凝土不涉及到層間處理的問(wèn)題，進(jìn)行連續(xù)碾壓混凝土的性能試驗(yàn)，有利于比對(duì)不同層間處理方式對(duì)碾壓混凝土性能的影響，有利于層間處理措施的優(yōu)選。

2）超過(guò)初凝時(shí)間，但未終凝的層間處理（溫縫）。超過(guò)初凝時(shí)間，但未終凝的層面稱(chēng)為溫縫，其處理方法為在澆筑上層碾壓混凝土前，對(duì)層面碾壓混凝土進(jìn)行打毛處理后鋪設(shè)一層水泥+粉煤灰漿液墊層，墊層厚度為：0，6，10mm，第二層混凝土碾壓時(shí)間選在初凝后4h進(jìn)行。

3）超過(guò)終凝，層間間隔時(shí)間在24h內(nèi)的層間處理（冷縫）。超過(guò)終凝時(shí)間的碾壓混凝土層面稱(chēng)為冷縫。研究針對(duì)超過(guò)終凝時(shí)間但層間間隔時(shí)間在24h內(nèi)的層間處理方式進(jìn)行，層間結(jié)合材料為比碾壓混凝土高一標(biāo)號(hào)的水泥砂漿，砂漿厚度為：0，1.5，2.0cm，第二層混凝土選擇終凝后2h碾壓。3研究結(jié)果分析

此研究主要從抗剪強(qiáng)度、抗凍性能及室外性能三方面進(jìn)行碾壓混凝土層間結(jié)合性能研究，研究結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　室內(nèi)層間結(jié)合碾壓混凝土抗剪試驗(yàn)研究成果

3.1抗剪強(qiáng)度

碾壓混凝土抗剪強(qiáng)度較其它強(qiáng)度指標(biāo)更為設(shè)計(jì)、施工所重視，因?yàn)樗c大壩的抗滑穩(wěn)定性直接相關(guān)，是確定壩體斷面尺寸的重要參數(shù)之一。研究中取壩基應(yīng)力的60%即1.38MPa作為抗剪試件的最大法向荷載，其中28，90d齡期試驗(yàn)選取的法向應(yīng)力分別為最大法向荷載的70%，100%。

混凝土層間摩擦系數(shù)及黏聚力越大，越有利于混凝土層間的抗滑穩(wěn)定性。研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)3種工況條件中，連續(xù)碾壓混凝土抗剪切斷面起伏差最大，初凝后終凝前的碾壓混凝土層面骨料部分嵌入，結(jié)合較好，終凝后層間主要依靠墊層材料粘接，骨料互相嵌入較少。

研究結(jié)果表明：對(duì)于初凝后終凝前碾壓混凝土層面結(jié)合，鋪設(shè)6mm水泥+粉煤灰漿液的處理方案摩擦系數(shù)及黏聚力較大；對(duì)于終凝后間隔時(shí)間在24h以內(nèi)的層面結(jié)合，層面鋪設(shè)1.5cm厚的水泥砂漿抗剪切性能較好。

3.2抗凍性能

抗凍性能結(jié)果顯示：

1）對(duì)層間處理后的碾壓混凝土試件抗凍性能與連續(xù)碾壓混凝土試件無(wú)顯著差異，均能達(dá)到F300，說(shuō)明有層面的碾壓混凝土采取合適的層面處理措施后同樣可達(dá)到高抗凍性要求。

2）研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)層間混凝土不采取處理措施時(shí)，在凍融過(guò)程中層面是比較容易脫開(kāi)的部位，因此實(shí)際施工中應(yīng)盡可能在允許時(shí)間內(nèi)鋪設(shè)上一層碾壓混凝土，否則應(yīng)加強(qiáng)混凝土層間處理質(zhì)量的控制。

3.3室外性能

為驗(yàn)證碾壓混凝土層間結(jié)合室內(nèi)研究結(jié)果，項(xiàng)目研究過(guò)程中進(jìn)行了層間結(jié)合碾壓混凝土室外性能試驗(yàn)。間隔時(shí)間選擇初凝后終凝前、終凝后但碾壓時(shí)間在24h之內(nèi)2種工況，上層混凝土鋪設(shè)時(shí)間、層面處理同室內(nèi)試驗(yàn)。層間水泥+粉煤灰漿液厚度選為6mm，砂漿厚度為1.5cm，成型室外混凝土板尺寸為45cm×45cm×45cm（長(zhǎng)×高×寬）。

碾壓混凝土層間結(jié)合室外試件成型24h以后灑水養(yǎng)護(hù)至28d齡期，其后在低溫、日曬、凍融等自然條件下養(yǎng)護(hù)至90d齡期，鉆取直徑為10cm的混凝土芯樣進(jìn)行抗凍性能檢測(cè)，并對(duì)芯樣包封處理進(jìn)行層間結(jié)合面的抗剪試驗(yàn)。

從碾壓混凝土層間結(jié)合室外性能研究結(jié)果可見(jiàn)，90d齡期層間混凝土摩擦系數(shù)、黏聚力均大于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，芯樣抗凍性能滿足F300性能要求。由此可見(jiàn)對(duì)初凝后終凝前、終凝后但間隔時(shí)間4結(jié)語(yǔ)

在24h之內(nèi)2種情況所采取的層間處理措施對(duì)碾壓混凝土施工是可行的。

雖然碾壓混凝土層間是混凝土澆筑過(guò)程中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，但是通過(guò)合適的處理方式可以達(dá)到與連續(xù)澆筑相當(dāng)?shù)闹笜?biāo)要求。通過(guò)該項(xiàng)目研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于初凝后、終凝前碾壓混凝土層面結(jié)合，鋪設(shè)6mm水泥+粉煤灰漿液層間混凝土抗剪切強(qiáng)度較高，對(duì)于終凝后間隔時(shí)間在24h以內(nèi)的層面結(jié)合，層面鋪設(shè)1.5cm厚的水泥，層間混凝土抗剪切性能較好。

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2015-02-22