(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都，610072)

使用表觀密度表征砂巖+卵石混合骨料膠凝材料壩體密實(shí)度，表觀密度是膠凝材料壩體施工質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，它不僅反映強(qiáng)度、耐久性要求，也是砂巖+卵石混合骨料膠凝材料壩體，尤其是重力壩自身穩(wěn)定的要求。占膠凝體60%以上粗骨料中砂巖原巖的強(qiáng)度、密度，加工后的粒徑、粒形、級(jí)配，以及配合比、施工工藝等都對(duì)砂巖+卵石混合骨料膠凝材料壩體表觀密度有影響。根據(jù)金雞溝水庫(kù)砂巖+卵石混合骨料膠凝材料壩筑壩技術(shù)課題研究開(kāi)展的“砂巖+卵石混合骨料混合比試驗(yàn)”和“膠凝材料壩變形及抗滑穩(wěn)定特性研究”中澆筑的試驗(yàn)壩體質(zhì)量檢測(cè)成果，揭示砂巖粗骨料表觀密度、砂巖粗骨料粒形和砂巖+卵石混合骨料膠凝材料試驗(yàn)壩體施工質(zhì)量為影響膠凝材料壩表觀密度的主要因素，即是砂巖+卵石混合骨料膠凝材料壩密實(shí)度主要影響因素。

1 砂巖粗骨料表觀密度影響

金雞溝水庫(kù)膠凝砂礫石碾壓壩體采用砂巖+卵石混合骨料，開(kāi)展了砂巖+卵石混合骨料筑壩技術(shù)課題研究，進(jìn)行了“砂巖+卵石骨料不同混合比試驗(yàn)”及“試驗(yàn)壩體變形特性和抗滑穩(wěn)定試驗(yàn)研究”等。中國(guó)水利科學(xué)研究院通過(guò)試驗(yàn)研究，砂巖+卵石骨料不同混合比試驗(yàn)推薦膠材用量水泥為60kg/m3、粉煤灰60kg/m3，加水量80kg/m3，砂巖+卵石骨料配選如下：

(1)砂巖+卵石骨料5∶5混合比的C1808配比。砂巖骨料占50%，各粒級(jí)分別為：特大石18.1%，大石18.1%，中石7.7%，小石3.4%，砂2.7%(為一次破碎骨料級(jí)配結(jié)果)；卵石骨料占50%，其中卵石破碎砂占22.3%，中石占16.6%，小石11.1%。

(2)砂巖+卵石骨料6∶4混合比的C1808配比。砂巖骨料占60%，各粒級(jí)分別為：特大石21.7%，大石21.7%，中石9.2%，小石4.1%，砂3.3%(為一次破碎骨料級(jí)配結(jié)果)；卵石骨料占40%，其中卵石破碎砂占21.70%，中石占11.0%，小石7.3%。

(3)砂巖+卵石骨料7∶3混合比的C1808配比。砂巖骨料占70%，各粒級(jí)分別為：特大石25.3%，大石25.3%，中石10.6%，小石4.1%，砂4.7%(為一次破碎骨料級(jí)配結(jié)果)；卵石骨料占30%，其中卵石破碎砂占20.3%，中石占5.8%，小石3.9%。

砂巖+卵石骨料不同混合比試驗(yàn)使用的原材料均進(jìn)行了品質(zhì)檢測(cè)，均滿(mǎn)足相關(guān)要求，其表觀密度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原材料表觀密度檢測(cè)結(jié)果

砂巖+卵石骨料砂、石的綜合表觀密度根據(jù)使用占比按下式分別計(jì)算。

根據(jù)水泥、粉煤灰、加水量及假設(shè)混凝土含氣量為5%，砂率25%，及以上計(jì)算的砂、石綜合表觀密度，按絕對(duì)體法計(jì)算1m3混凝土砂石用量及膠凝材料壩體表觀密度，計(jì)算公式如下，計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 砂巖+卵石骨料混合比試驗(yàn)材料用量及膠凝材料壩體表觀密度計(jì)算

ms=Vs、Svρs

mg=Vs、(1-Sv)ρg

從上面的理論計(jì)算可知，砂巖骨料每增加10%，砂巖+卵石混合骨料膠凝材料壩體表觀密度減小0.5%，當(dāng)砂巖骨料達(dá)到70%時(shí)，膠凝砂礫石表觀密度小于2220kg/m3，對(duì)混合骨料膠凝材料重力壩穩(wěn)定非常不利。砂巖表觀密度低，影響著砂巖+卵石混合骨料膠凝材料壩體表觀密度，砂巖用作骨料使用量越多，膠凝材料壩體表觀密度越小，砂巖+卵石骨料混合比與膠凝材料壩體表觀密度關(guān)系詳見(jiàn)圖1。

圖1 砂巖+卵石骨料混合比與膠凝材料壩體表觀密度關(guān)系

2 砂巖粗骨料粒形影響

為研究砂巖骨料粒形對(duì)膠凝砂礫石表觀密度的影響，按砂巖加工一次破碎骨料和人工分選的等粒狀砂巖骨料兩類(lèi)砂巖骨料分別進(jìn)行試驗(yàn)。砂巖+卵石骨料試驗(yàn)壩體按推薦的三種混合比配成六組混合骨料進(jìn)行最大振實(shí)密度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 砂巖+卵石混合骨料最大振實(shí)密度試驗(yàn)

由表3可以看出，一次破碎的砂巖+卵石骨料試驗(yàn)壩體按推薦的三種混合比配成的混合骨料最大振實(shí)密度為2050kg/m3，等粒狀的砂巖+卵石骨料試驗(yàn)壩體按推薦的三種混合比配成的混合骨料最大振實(shí)密度為2160kg/m3，兩者相比表明，砂巖骨料粒形對(duì)膠凝砂礫石表觀密度的影響約有5%。

3 砂巖+卵石混合骨料膠凝砂礫石試驗(yàn)壩體的表觀密度

砂巖+卵石骨料5∶5、6∶4、7∶3混合比膠凝砂礫石澆筑試驗(yàn)壩體，采用試坑灌水法檢測(cè)試驗(yàn)壩體的表觀密度，其檢測(cè)成果見(jiàn)表4。

表4 試驗(yàn)壩體表觀密度檢測(cè)成果

圖2 不同試驗(yàn)壩體平均(干)表觀密度

由表4試驗(yàn)檢測(cè)成果與表2理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比可知，膠凝砂礫石澆筑試驗(yàn)壩體表觀密度比理論計(jì)算要小，主要是受料形及施工澆筑碾壓質(zhì)量等控制，砂巖+卵石骨料6∶4澆筑試驗(yàn)壩體表觀密度為2100kg/m3左右，砂巖骨料再增加，壩體表觀密度還要減小，并且不均性還會(huì)增加。不同混合比膠凝砂礫石澆筑試驗(yàn)壩體現(xiàn)場(chǎng)直剪試驗(yàn)加工推力墩照片見(jiàn)圖3、圖4、圖5，能直觀反映膠凝砂礫石澆筑試驗(yàn)壩體密實(shí)性。

密實(shí) 較密實(shí) 欠密實(shí)

密實(shí) 較密實(shí) 欠密實(shí)

密實(shí) 較密實(shí) 欠密實(shí)

4 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)理論計(jì)算，砂巖+卵石骨料混合比膠凝砂礫石表觀密度，砂巖骨料每增加10%，膠凝砂礫石表觀密度減小0.5%。當(dāng)砂巖骨料達(dá)到70%時(shí)，膠凝砂礫石表觀密度小于2220kg/m3，對(duì)膠凝砂礫石重力壩穩(wěn)定非常不利。理論計(jì)算說(shuō)明砂巖表觀密度低，要影響用作骨料的使用量。

(2)一次破碎的砂巖+卵石骨料試驗(yàn)壩體按推薦的三種混合比配混合骨料最大振實(shí)密度為2050kg/m3，等粒狀的砂巖+卵石骨料試驗(yàn)壩體按推薦的三種混合比配混合骨料最大振實(shí)密度為2160kg/m3，兩者相比表明，砂巖骨料粒形對(duì)膠凝砂礫石表觀密度的影響約有5%。

(3)膠凝砂礫石澆筑試驗(yàn)壩體表觀密度比理論計(jì)算要小，主要是受料形及施工澆筑碾壓質(zhì)量等控制，砂巖+卵石骨料6∶4澆筑試驗(yàn)壩體表觀密度為2100kg/m3左右，砂巖骨料再增加，壩體表觀密度還要減小，并且不均性還會(huì)增加。

(4)砂巖骨料的表觀密度、粒形和施工質(zhì)量等都影響著砂巖+卵石骨料混合比膠凝砂礫石壩表觀密度。理論計(jì)算、粒形試驗(yàn)和試驗(yàn)壩體檢測(cè)成果均表明，砂巖骨料摻入不宜超過(guò)60%。