□ 呂 剛 萬 虎

膠凝砂礫石是近些年研究出來的一種新壩型材料，是由膠凝材料膠結(jié)顆粒料形成的一種材料，多應(yīng)用于大壩工程建設(shè)。由于膠凝砂礫石壩工程數(shù)量及規(guī)模較大，施工過程中受供料系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、碾壓設(shè)備、天氣因素、施工工序間歇等影響，無法連續(xù)鋪筑碾壓施工，出現(xiàn)膠凝砂礫石層間接縫暴露時間超過鋪筑允許間隙時間，致使接縫表面膠凝砂礫石凝結(jié)硬化，可碾性差，層間連接質(zhì)量差，因而成為壩體薄弱環(huán)節(jié)。層間接縫的處理工藝及質(zhì)量至關(guān)重要，如果處理不當(dāng)，容易造成運行期滲漏，甚至影響結(jié)構(gòu)安全。筆者結(jié)合岷江龍溪口航電樞紐工程二期一汛右岸船閘全年圍堰工程，對膠凝砂礫石層間接縫處理間隔時間、層間處理方式進(jìn)行研究，通過比較不同的時間間隔、不同處理方法對層間結(jié)合粘結(jié)強度、抗剪強度、滲透系數(shù)性能的影響。

岷江龍溪口航電樞紐工程二期一汛右岸船閘全年圍堰圍堰軸線長1 501 米，底部河床高程為290.00 ～300.00 米，最大堰高27 米，采用膠凝砂礫石作為主要防滲體。膠凝砂礫石設(shè)置在圍堰迎水面，結(jié)構(gòu)水平寬度為4 米，坡比為1 ∶1.75，膠凝砂礫石填筑總量100 536 立方米，主要施工時段為2021 年3—5 月，施工方式主要采用分層鋪筑碾壓施工，因而層間連接處理方式至關(guān)重要。

一、原材料及配合比

1.原材料

（1）骨料。骨料指標(biāo)最大粒徑不宜超過150 毫米，含泥量不宜超過5%。膠凝砂礫石所用砂礫石料采用基坑內(nèi)開挖料并經(jīng)篩分后的合格料。砂漿配制所需天然砂采用篩分系統(tǒng)生產(chǎn)，天然砂檢測結(jié)果見表1 所列。

表1 天然砂檢測結(jié)果

（2）水泥。水泥采用四川省犍為寶馬水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽P·O42.5 袋裝水泥。水泥檢測結(jié)果見表2 所列。

表2 水泥檢測結(jié)果

2.配合比及性能

為保證膠凝砂礫石施工質(zhì)量，在工程實施前，進(jìn)行配合比試驗，得到施工配合比見表3 所列。

表3 膠凝砂礫石及層間接縫材料配合比

二、工況模型

由于膠凝砂礫石施工工藝與碾壓混凝土類似，因此用于層間接縫處理工藝探究試驗驗證的膠凝砂礫石試件尺寸采用150 毫米立方體構(gòu)件，分兩次成型。對于有層間接縫但不做處理的試件，按配合比要求拌制膠凝砂礫石，裝入試模中試件1/2 高度并振動密實，養(yǎng)護(hù)至要求的間隔時間后，再成型上半部分試件，同樣振動密實，并養(yǎng)護(hù)至試驗要求齡期。對于有層間接縫且需要做層間處理的試件，同樣先制作下半部分膠凝砂礫石裝入試模，采用振搗器振實，只是在養(yǎng)護(hù)至要求的間隔時間后，在成型上半部分試件之前進(jìn)行相應(yīng)的層間接縫處理，其他步驟同上面方法。

為研究不同層間處理方式下的層間接縫的特性，主要選取以下工況模型：①間隔時間小于6小時（取為4 小時），直接鋪筑上層膠凝砂礫石；②過6 小時后層間接縫成為施工冷縫（取為8 小時和16 小時），清理層面后，直接鋪筑上層膠凝砂礫石；③對施工層間冷縫清理后，鋪筑2 厘米水泥凈漿，再鋪筑上層膠凝砂礫石；④對施工層間冷縫清理，鋪設(shè)2 厘米水泥砂漿，再鋪筑上層膠凝砂礫石。

三、試驗結(jié)果

1.膠凝砂礫石層間接縫粘結(jié)強度

在試件養(yǎng)護(hù)28 天后即可作為粘接強度試驗試件，進(jìn)行每種層間處理方式的粘結(jié)強度的檢測，并對膠凝砂礫石本體粘結(jié)強度進(jìn)行比較。層間接縫不同處理方式下的粘接強度見表4 所列。

表4 層間接縫不同處理方式下的粘結(jié)強度

根據(jù)以上成果表明，對層間縫不進(jìn)行處理的試件，層間間隔時間為4 小時的膠凝砂礫石粘結(jié)強度值比間隔8 小時和16 小時的粘結(jié)強度值大，說明膠凝砂礫石終凝后，必須對層間接縫進(jìn)行處理，以提高膠凝砂礫石連接整體性。對于層間間隔時間超過終凝時間，對層間接縫進(jìn)行處理的試件，時間間隔越久，粘結(jié)強度越低。同時試驗表明水泥凈漿的粘結(jié)強度大于水泥砂漿的粘結(jié)強度，且凈漿濃度越大，強度越大。

2.膠凝砂礫石層間接縫抗剪強度

對于膠凝砂礫石層間接縫抗剪強度，在試件養(yǎng)護(hù)28 天后進(jìn)行抗剪強度試驗檢測。試件分別在4 小時、8 小時和16小時的暴露時間下采用不同方式進(jìn)行層間接縫處理，層間接縫不同處理方式下的抗剪試驗結(jié)果見表5 所列。

表5 層間接縫不同處理方式下的抗剪強度

根據(jù)以上結(jié)果表明，膠凝砂礫石層間接縫形成冷縫后，在相同條件下，采用鋪設(shè)水泥凈漿或水泥砂漿的膠凝砂礫石層間接縫處理方式其抗剪強度均大于不做處理的層間接縫；采用鋪設(shè)水泥凈漿進(jìn)行處理的方式抗剪強度大于鋪設(shè)水泥砂漿，且水泥凈漿水膠比越小，抗剪強度越大。同時隨著間隔時間的增加，每種處理方式的抗剪強度均有較大的下降。因此，鋪筑水泥凈漿的處理方式優(yōu)于鋪筑砂漿，且層間接縫時間間隔越短，處理效果越好。

3.膠凝砂礫石層間接縫抗?jié)B性能

在試件養(yǎng)護(hù)達(dá)到28 天后進(jìn)行層間接縫處理滲透系數(shù)檢測，試件制作方法同上。由于膠凝砂礫石施工方法與碾壓混凝土基本相似，因此膠凝砂礫石層間接縫的滲透系數(shù)檢測采用碾壓混凝土采用的壓水試驗進(jìn)行檢測。壓水試驗檢測采用從上到下鉆孔，孔徑75 毫米，孔深超過層間接縫0.2米，然后以0.2兆帕、0.4兆帕、0.8兆帕壓力對層間分別測試，每個壓力維持時間約為30 分鐘。經(jīng)壓水試驗發(fā)現(xiàn)，未處理的層間縫在超過8 小時間隔后均在0.4兆帕之后出現(xiàn)滲漏；采用砂漿及水泥凈漿處理后的層間縫均為未發(fā)現(xiàn)明顯滲漏。通過滲透系數(shù)檢測，根據(jù)靜水壓力公式換算采用處理后的層間縫可以承受80 米左右靜水壓力，可滿足圍堰防滲要求。

四、結(jié)論

根據(jù)龍溪口航電樞紐工程二期一汛右岸船閘全年圍堰實際情況及膠凝砂礫石層間接縫各種處理方式下的試驗結(jié)果，得到以下結(jié)論。

（1）當(dāng)層間接縫間隔時間超過終凝時間，采用鋪設(shè)水泥凈漿或水泥砂漿的對層間接縫進(jìn)行處理可以提高粘結(jié)強度，但是隨著時間間隔的延長，粘結(jié)強度會降低。同時水泥凈漿處理的連接效果優(yōu)于水泥砂漿，且建議采用水膠比為0.5 的水泥凈漿處理。

（2）采用水泥凈漿處理的方式對抗剪強度提升較明顯，但隨時間間隔的增加，強度的降低較快。因此在施工過程中，應(yīng)盡量縮短施工間隔。

（3）采用水泥凈漿或砂漿處理后的層間縫均能承受較大靜水壓力，相比不作任何處理的方式層間滲透性能有較大提高。

（4）采用水泥凈漿的處理方式為較佳的處理方式，對粘結(jié)強度、抗剪強度、抗?jié)B性能均有較大提升。

（5）在龍溪口航電樞紐工程二期一汛右岸船閘全年圍堰實際施工過程中，選擇間隔時間大于6 小時，水膠比為0.5 的水泥凈漿進(jìn)行層間連接，經(jīng)運行期觀察，未出現(xiàn)較大層間滲漏，應(yīng)用效果良好。