水庫大壩瀝青混凝土面板工程質(zhì)量檢測與評價

摘要：文章以實際工程為例，對工程的具體情況進行了介紹。該水庫大壩瀝青混凝土面板經(jīng)過多年的運行，瀝青面板出現(xiàn)了老化的情況，面板的表面出現(xiàn)了很多的裂縫，影響了工程的安全。為了保證工程質(zhì)量，需要對工程面板質(zhì)量進行檢測，并做好評價工作。

關(guān)鍵詞：水庫大壩；瀝青混凝土面板；工程質(zhì)量檢測；工程質(zhì)量評價；水利工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV641 文章編號：1009-2374（2016）21-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.055

1 工程概況

某水庫是一座以防洪和灌溉為主的大型水庫，大壩為瀝青混凝土斜墻砂礫石壩，壩頂設計長度為432m，壩體的高度為49.2m，壩頂?shù)膶挾葹?m，設計庫容為3.024億m3。下游為1∶1.8、1∶1.9，上游壩坡為1∶2.0，壩基使用的是深厚層砂礫石，使用混凝土防滲墻進行施工。壩體結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土防滲斜墻結(jié)構(gòu)。工程經(jīng)過長時間的運營，在瀝青混凝土面板出現(xiàn)了比較多的裂縫，對大壩的安全運行造成了比較大的影響，需要對瀝青混凝土面板工程質(zhì)量進行檢測。

2 工程質(zhì)量的檢測

2.1 質(zhì)量檢測的基本方案

對瀝青混凝土面板工程質(zhì)量進行基礎(chǔ)檢測，為了確保檢測的效果真實可靠，選擇水下區(qū)、水位變化區(qū)以及水上區(qū)3個不同的水位高程作為檢驗地段，其中樁號為

0+050、0+200、0+325，對這9個部位實行現(xiàn)場鉆孔取芯，另外在5個部位挖掘瀝青混凝土板塊，長度與寬度都是30cm。觀察現(xiàn)場取得的芯樣板與板塊外觀，對各層面粘結(jié)的實際狀況進行分析，然后再檢驗芯樣板與板塊的基本性能。

2.2 質(zhì)量檢測的主要內(nèi)容

（1）觀察并描述芯樣板、板塊外觀與各層面粘結(jié)實際情況；（2）對檢測部位瀝青混凝土密度進行試驗；（3）對試驗的高程水位與樁號實行抽提試驗，并對混凝土中的瀝青基本含量以及材料組成進行綜合檢測；（4）通過針入度、延度以及軟化點3大指標對已經(jīng)抽提出的瀝青含量以及礦料組成部分進行試驗；（5）采用斜坡流淌試驗對瀝青混凝土的各項材料指數(shù)進行觀測；（6）結(jié)合馬歇爾穩(wěn)定度及流值試驗對瀝青混凝土穩(wěn)定性進行檢測；（7）使用滲透系數(shù)試驗進行混凝土滲透性測試；（8）進行劈拉強度試驗檢查混凝土抗裂能力；（9）進行小梁抗彎試驗檢測混凝土抗彎強度。

3 觀察并分析檢驗結(jié)果

對3個不同水位高程部位的瀝青組成部分以及混凝土原材料的物理力學性能進行試驗。

3.1 對瀝青混合材料密度進行實驗

根據(jù)實驗結(jié)果顯示，水上區(qū)的瀝青混合料密度大于水位變化區(qū)密度，而水位變化區(qū)瀝青混合料密度大于水下區(qū)密度。由于水下區(qū)域水位變化區(qū)的瀝青混合料經(jīng)常受到水浸泡，所以這兩個高程部位的瀝青混合料密度相對較低。

3.2 采用抽提方式進行檢驗

在試驗的過程中采用抽提方式對瀝青混合料進行抽提試驗，即通過抽提試驗分離瀝青混合料的組成部分，從而檢驗瀝青混合料瀝青含量與礦料組成部分。通過抽提試驗檢驗得出，水上位瀝青混合料瀝青含量是7.36%；水位變化區(qū)瀝青混合料瀝青含量是7.70%，水下區(qū)瀝青混合料瀝青含量是7.80%，即水下區(qū)瀝青含量大于水位變化區(qū)瀝青含量，而水位變化區(qū)瀝青含量則大于水上區(qū)瀝青含量，但是水上區(qū)、水位變化區(qū)以及水下區(qū)的瀝青含量都比試驗級配標準含量值低，表明瀝青混合料里樹脂以及油分都受到了一定的損害，且瀝青混凝土已經(jīng)逐漸老化。

3.3 對瀝青混合料進行斜坡流淌實驗

對瀝青混合料進行斜坡流淌實驗來檢驗在高溫環(huán)境下瀝青斜墻抗破壞變形能力，主要是檢驗瀝青混合料的基本穩(wěn)定性。根據(jù)實驗結(jié)果顯示，3個不同水位高程的流淌平均值都比2.00mm大，且比標準設計的流淌值以及實驗流淌指標值大。分析3個水位的斜坡流淌平均值，得出水上區(qū)斜坡流淌值小于水位變化區(qū)流淌值，而水位變化區(qū)流淌值小于水下區(qū)斜坡流淌值，主要是由于水上區(qū)與水位變化區(qū)的材料經(jīng)常受到紫外線的照射，使得瀝青油分以及樹脂都明顯減少，從而加速瀝青混合料

老化。

3.4 通過馬歇爾穩(wěn)定度試驗檢測瀝青混合料穩(wěn)定性

采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗方式對塑性流動抵抗性進行檢驗。馬歇爾穩(wěn)定度可以分為標準馬歇爾穩(wěn)定度試驗、浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗。其中浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗主要是對瀝青混合料塑性流動抵抗性進行檢驗，并對水穩(wěn)定性進行檢測。

根據(jù)試驗結(jié)果顯示這3個水位高程穩(wěn)定度平均值在5.45～6.9kN范圍內(nèi)，比原有室內(nèi)試驗穩(wěn)定度值低，但比設計防滲層穩(wěn)定值大。結(jié)合試驗結(jié)果分析，水上區(qū)瀝青混合料穩(wěn)定度大于水位變化區(qū)穩(wěn)定度，而水位變化區(qū)穩(wěn)定度大于水下區(qū)瀝青混合料穩(wěn)定度。結(jié)合進水殘留穩(wěn)定度計算公式可以得出水上區(qū)的瀝青混合料殘留穩(wěn)定度是98.5%，水位變化區(qū)混合料殘留穩(wěn)定度是95.7%，水下位混合料殘留穩(wěn)定度是85.5%，根據(jù)實驗指標表明，水上區(qū)與水位變化區(qū)的穩(wěn)定性相對于水下區(qū)穩(wěn)定好，通過總體檢測參數(shù)表明水穩(wěn)定性能相對良好。

3.5 檢驗瀝青混合料的總體滲透系數(shù)

檢驗瀝青混合料抗?jié)B性能的主要標準是瀝青混合料滲透總體系數(shù)，對水位高程與樁號進行檢驗，共分為4組試件試驗，檢驗得出4組試件的滲透系數(shù)在6.7×10-6～

6.8×10-6cm/s范圍內(nèi)，比原設計滲透系數(shù)標準要求大，并且準則要求的標準指標大，這代表著瀝青混合料已經(jīng)逐漸老化，使得瀝青混合料抗?jié)B性有所降低。水庫防滲的主要系統(tǒng)是瀝青混凝土面板，當混凝土面板抗?jié)B性降低時可能會影響水庫大壩的正常運行。

3.6 采用劈裂抗拉檢測混合料抗拉強度

通過劈裂抗拉試驗來檢驗瀝青混合料的總體抗拉強度，再結(jié)合應力應變關(guān)系曲線計算出拉應變與變形模量。經(jīng)過試驗表明，3個水位高程與3個不同樁號部位的劈裂抗拉強度在0.33～0.43MPa范圍內(nèi)，通過斜墻三維非線形有限元分析結(jié)果得出，當溫度急劇下降時，面板最大主應力則為0.52MPa，相對于瀝青混合料的劈裂抗拉強度大。而當處于冬季平均溫度下時，檢驗得出面板最大主應力是0.32MPa，數(shù)值接近混合料的劈裂抗拉強度。試驗顯示面板混凝土劈裂抗拉強度相對低，面板薄弱部分極有可能產(chǎn)生破裂。

3.7 對混合料小梁抗彎性進行檢驗

瀝青混合料的低溫抗裂性與可繞性可以通過小梁抗彎基本性能體現(xiàn)出來，對3個水位高程抗彎性進行試驗，并分別測量試件的撓跨比與彎拉模量以及抗彎拉強度最大彎拉應變等，各組數(shù)據(jù)如表1所示。

通過表1可以看出，水下區(qū)彎拉應變值與撓跨比小于水位變化區(qū)數(shù)值，而水位變化區(qū)彎拉應變值與撓跨比小于水上區(qū)數(shù)值，且水下區(qū)的撓跨比值比設計撓跨比基本指標小，這表明混凝土應變能力相對較差，當面板產(chǎn)生變形時就有可能出現(xiàn)裂縫。瀝青混凝土撓跨比比值比設計撓跨比小這是由于瀝青原材料質(zhì)量不達標，從而導致混凝土撓跨比沒有滿足設計要求指標，再加上長期的運行面板瀝青混合料的老化程度加劇，混凝土撓跨比也有所下降。水上區(qū)的老化程度比水位變化區(qū)老化變化程度大，而水位變化區(qū)老化變化程度比水下區(qū)老化變化程度大。

4 評估混凝土面板的質(zhì)量

（1）由于面板瀝青混合料受到紫外線的照射，因此瀝青油分與樹脂含量明顯減少，瀝青質(zhì)有所增多，瀝青混合料老化程度逐漸增大，這體現(xiàn)在混合兩抗?jié)B性能與混合料強度以及撓跨比等指標上，并且水上區(qū)老化程度大于水位變化區(qū)，而水位變化區(qū)老化程度大于水下區(qū)；（2）根據(jù)實驗結(jié)果顯示，面板瀝青混凝土劈裂抗拉強度都相對低，在外界條件影響下可能會致使面板產(chǎn)生開裂現(xiàn)象；（3）檢測數(shù)據(jù)表明，水庫大壩瀝青混凝土由于原材料質(zhì)量與運行老化等因素，使得大壩各項參數(shù)難以達到標準，影響大壩的正常運行。

5 結(jié)語

總而言之，在水庫大壩施工中瀝青混凝土防滲斜墻面板可以滿足土石壩的不均勻沉降變形，并且維護比較方便。不過經(jīng)過長期運行，面板會出現(xiàn)龜裂和老化的情況，分析瀝青混凝土面板性能指標可以及時進行加固處理，并有效保證混凝土面板工程的質(zhì)量。

參考文獻

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作者簡介：劉建文（1993-），男，廣東清遠人，廣東省水利水電科學研究院助理工程師，研究方向：水利水電工程。

（責任編輯：小 燕）