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

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 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

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 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)合問題一直是影響碾壓混凝土筑壩技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。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)量的問題實(shí)際上就是如何提高和控制層面的施工質(zhì)量的問題。

碾壓混凝土的層間允許間隔時間，是指連續(xù)上升鋪筑時，從下層混凝土料拌和加水時起至上層混凝土碾壓完畢為止的允許間隔時間，通常應(yīng)控制在初凝時間以內(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，施工層面混凝土性能與層內(nèi)混凝土性能基本無差異，當(dāng)下層碾壓混凝土拌和物初凝后延遲一定時間再鋪筑上層混凝土，則延遲時間越長，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，需對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝、材料鋪筑時間等方面采取必要措施。此研究結(jié)合碾壓混凝土實(shí)際施工過程中可能存在的層間間隔時間，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)條件下其初凝時間為8.1h，終凝時間為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)擬定的層間間隔時間時，對層面進(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題，進(jìn)行連續(xù)碾壓混凝土的性能試驗(yàn)，有利于比對不同層間處理方式對碾壓混凝土性能的影響，有利于層間處理措施的優(yōu)選。

2）超過初凝時間，但未終凝的層間處理（溫縫）。超過初凝時間，但未終凝的層面稱為溫縫，其處理方法為在澆筑上層碾壓混凝土前，對層面碾壓混凝土進(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間選在初凝后4h進(jìn)行。

3）超過終凝，層間間隔時間在24h內(nèi)的層間處理（冷縫）。超過終凝時間的碾壓混凝土層面稱為冷縫。研究針對超過終凝時間但層間間隔時間在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；對于終凝后間隔時間在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)碾壓混凝土試件無顯著差異，均能達(dá)到F300，說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)，對層間混凝土不采取處理措施時，在凍融過程中層面是比較容易脫開的部位，因此實(shí)際施工中應(yīng)盡可能在允許時間內(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)。間隔時間選擇初凝后終凝前、終凝后但碾壓時間在24h之內(nèi)2種工況，上層混凝土鋪設(shè)時間、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×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，并對芯樣包封處理進(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，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。由此可見對初凝后終凝前、終凝后但間隔時間4結(jié)語

在24h之內(nèi)2種情況所采取的層間處理措施對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程中的一個薄弱環(huán)節(jié)，但是通過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。通過該項(xiàng)目研究發(fā)現(xiàn)，對于初凝后、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，對于終凝后間隔時間在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