(新賓滿族自治縣水務(wù)局，遼寧 撫順 113200)

瀝青混凝土心墻具有強裂縫自愈性、高壓抗?jié)B性和良好的抗震性能[1]等，被廣泛應(yīng)用于堤防等水利工程建設(shè)[2]。瀝青混凝土結(jié)合面是瀝青混凝土心墻中的薄弱環(huán)節(jié)，容易受氣溫、降雨等因素的影響[3]，并且施工過程中，瀝青混合料容易粘在心墻碾輪上，因此,研究合理的施工防粘措施對于推廣瀝青混凝土心墻的使用具有十分重要的意義。

本文結(jié)合遼寧省大伙房水庫工程，根據(jù)相關(guān)試驗?zāi)M了-3℃、25℃、45℃、125℃四種層面溫度和采取向?qū)用鏋⑺胧┣覍用鏈囟葹?5℃、65℃、75℃、85℃八種瀝青心墻的碾壓施工工況，為相關(guān)水利工程建設(shè)提供參考。

1 瀝青混凝土相關(guān)實驗

1.1 劈裂實驗

按照有關(guān)規(guī)范規(guī)定，瀝青混凝土試件的破壞拉伸應(yīng)變與劈裂抗拉強度[4]按以下公式計算：

εT=(0.0307+0.0936μ)XT(1.35+5μ)

(1)

RT=0.006287PT/h

(2)

式中εT——破壞拉伸應(yīng)變，%；

RT——劈裂抗拉強度，MPa；

μ——泊松比；

XT——水平方向總變形，mm；

PT——試件荷載的最大值，N；

h——試件高度，mm。

1.2 小梁彎曲試驗

小梁彎曲試驗在彎曲試驗機上進行，首先在試件跨中部位施加荷載，然后通過位移傳感器采集撓度與荷載，按照規(guī)范有關(guān)規(guī)定進行瀝青混凝土的相關(guān)計算:

(3)

(4)

(5)

(6)

式中εb——最大彎拉應(yīng)變，%；

f——試件破壞時的跨中點撓度，mm；

h——跨中斷面試件高度，mm；

L——試件的跨徑，mm；

Rb——抗彎強度，MPa；

Pb——試件破壞時的最大荷載，N；

b——跨中斷面試件寬度，mm；

Wb——撓跨比，%；

Eb——彎曲變形模量，MPa。

2 溫度施工因素對瀝青混凝土心墻層間結(jié)合質(zhì)量影響研究

2.1 心墻模擬

以大伙房水庫瀝青混凝土心墻配合比(油石比為6.9%、填料含量為12%、級配指數(shù)為0.42、最大骨料粒徑為19mm)作為試驗配合比。試驗試件所用模具包括兩種，滲透試件和劈裂試件采用27cm×27cm×16cm模具，小梁彎曲試件采用25cm×12cm×25cm模具。

2.2 低溫條件下瀝青混凝土結(jié)合面滲透試驗

結(jié)合面溫度為-3℃，通過觀察成型試件結(jié)合面，發(fā)現(xiàn)其上層與下層瀝青混凝土密實，結(jié)合效果良好，用滲氣儀測定其結(jié)合面的防滲性,結(jié)果見表1。

表1 瀝青混凝土結(jié)合面滲氣性檢測結(jié)果

由表1可知，當(dāng)層面溫度為-3℃時，瀝青混凝土結(jié)合面滲氣速率皆小于0.005MPa/min，能夠滿足水利工程防滲性要求。由此表明，靜置上層的160℃熱瀝青混和料半小時能夠做到對下層瀝青混凝土進行加熱，并且瀝青混凝土上層與下層結(jié)合效果良好。

2.3 低溫條件下瀝青混凝土劈裂試驗

劈裂試驗試件取自滲氣試驗完成后的試件，對其進行劈裂試驗并計算其間接拉伸應(yīng)變與間接拉伸強度，結(jié)果見表2。

表2 瀝青混凝土劈裂試驗結(jié)果

由表2可知，與瀝青混凝土非結(jié)合面相比，結(jié)合面的間接拉伸應(yīng)變降低了0.04%，間接拉伸應(yīng)力降低了0.04 MPa，兩者變化幅度很小，表明瀝青混凝土的力學(xué)性能不受低溫條件的影響。

2.4 不同層面溫度下結(jié)合面小梁彎曲試驗

在大伙房水庫工程，選擇-3℃、25℃、45℃和125℃四種層面溫度模擬瀝青心墻碾壓施工，對標(biāo)準(zhǔn)試件進行小梁彎曲試驗，結(jié)果見表3。

表3 不同結(jié)合面溫度小梁彎曲試驗結(jié)果

由表3可知，不同結(jié)合面溫度下的結(jié)合面抗彎強度與彎曲應(yīng)變均大于DL/T 5411—2009中抗彎強度(0.4 MPa)與彎曲應(yīng)變(1.0%)的要求。再以層面溫度125℃為研究本體，得到層面瀝青混凝土小梁彎曲各項力學(xué)性能與溫度的關(guān)系，見圖1。

由圖1可知，以125℃為研究本體，撓度、抗彎強度、彎曲應(yīng)變與撓跨比都隨著層面溫度的減小而降低，其中撓度、彎曲應(yīng)變與撓跨比降低趨勢相同，幾乎重合，而抗彎強度下降趨勢較緩。隨著層面溫度的降低彎曲變形模量出現(xiàn)增大的趨勢，層面溫度為45℃

圖1 各項力學(xué)性能隨層面溫度變化關(guān)系曲線

時，彎曲變形模量增大了4%，因此，瀝青混凝土心墻施工加熱層面溫度應(yīng)該不低于45℃，在此條件下上層攤鋪的瀝青混凝土可以加熱下層物料，層面間結(jié)合效果良好，并且抗彎強度與彎曲應(yīng)變能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)。

3 灑水措施對心墻層間質(zhì)量影響研究

3.1 模擬心墻施工

試驗試件混凝土配合比與模具與2.1相同，分層制備混凝土上下層，首先進行瀝青心墻下層振動碾壓法擊實模擬，為了解決碾壓過程中振動碾沾料的問題，擊實過程中向?qū)用鏋⑺?見圖2)，再將160℃瀝青混合料鋪到下層試塊，傳熱30min，再對上層熱料進行擊實。

3.2 防粘效果

試驗?zāi)M過程中發(fā)現(xiàn)，通過向心墻層面上灑水，可以使擊實機不沾瀝青混和料，具有良好的防粘效果。

圖2 不灑水層面與灑水后層面的比較

3.3 滲透試驗

通過觀察結(jié)合面灑水后的切割試件，發(fā)現(xiàn)其上層與下層瀝青混凝土仍然能夠良好地結(jié)合，用滲氣儀測定其結(jié)合面的防滲性，結(jié)果見表4。

表4 層面灑水后瀝青混凝土結(jié)合面滲氣性檢測結(jié)果

由表4可知，瀝青混凝土結(jié)合面灑水后不僅具備良好的防粘效果，并且能夠滿足水利工程防滲性要求，說明該措施具有可行性與可靠性。

3.4 劈裂試驗

劈裂試件由鉆取滲氣試驗完成后的試件獲得，對其進行劈裂試驗并計算其間接拉伸應(yīng)變與間接拉伸強度，結(jié)果見表5。

表5 層面灑水后結(jié)合面與非結(jié)合面試件劈裂試驗結(jié)果

由表5可知，采取灑水措施以后，與瀝青混凝土非結(jié)合面相比，結(jié)合面的間接拉伸應(yīng)變降低了0.31%，間接拉伸應(yīng)力降低了0.01MPa，兩者下降幅度皆較小，表明灑水措施對瀝青混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生的影響可以忽略不計。

3.5 采用灑水法時不同層面溫度下結(jié)合面小梁彎曲試驗

由于層面灑水不利于層間結(jié)合，因此，結(jié)合前述瀝青混凝土心墻施工加熱層面溫度應(yīng)不低于45℃的結(jié)論，選擇55℃、65℃、75℃與85℃四種層面溫度進行瀝青心墻碾壓施工模擬，然后對得到的試件進行小梁彎曲試驗，結(jié)果見表6。

表6 層面灑水后不同結(jié)合面溫度小梁彎曲試驗結(jié)果

由表6可知，結(jié)合面采取灑水措施之后，不同溫度下的結(jié)合面抗彎強度與彎曲應(yīng)變均大于DL/T 5411—2009中抗彎強度(0.4MPa)與彎曲應(yīng)變(1.0%)的要求。再以層面溫度85℃為研究本體，得到層面灑水后瀝青混凝土小梁彎曲各項力學(xué)性能與溫度的關(guān)系，見圖3。

由圖3可知，以85℃為研究本體，采取灑水措施后，撓度、抗彎強度、彎曲應(yīng)變與撓跨比都隨著層面溫度的減小而降低，層面溫度為75℃時，撓度、彎曲應(yīng)變與撓跨比均下降24%，抗彎強度下降7%；隨著層面溫度的降低彎曲變形模量呈現(xiàn)增大的趨勢，層面溫度為75℃時，彎曲變形模量增大23%，因此，瀝青混凝土心墻施工中采取層面灑水措施并且保證彎曲應(yīng)變與抗彎強度等力學(xué)性能不受影響的加熱層最低溫度為75℃。

圖3 層面灑水后各項力學(xué)性能隨層面溫度變化關(guān)系曲線

3 結(jié) 論

根據(jù)大伙房水庫瀝青混凝土心墻配合比，通過瀝青混凝土相關(guān)試驗分析了溫度施工因素與灑水措施對瀝青混凝土心墻層間結(jié)合質(zhì)量的影響，得到以下結(jié)論：層面溫度為-3℃時，瀝青混凝土結(jié)合面滲氣速率能夠滿足水利工程防滲性要求，并且與非結(jié)合面相比，結(jié)合面的間接拉伸應(yīng)變與間接拉伸應(yīng)力變化幅度很小，因此，瀝青混凝土的力學(xué)性能不受低溫條件的影響；瀝青混凝土不同結(jié)合面溫度下的結(jié)合面抗彎強度與彎曲應(yīng)變均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且隨著層面溫度的下降而降低，心墻施工無須人為加熱層面的允許最低溫度為45℃；模擬瀝青心墻碾壓過程中采取向?qū)用鏋⑺拇胧┚哂辛己玫姆勒承Ч?，并且瀝青混凝土的防滲性能也得以保證，結(jié)合面的間接拉伸應(yīng)變與間接拉伸應(yīng)力下降很小，因此，灑水措施對瀝青混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生的影響可以忽略不計；結(jié)合面采取灑水措施后，瀝青混凝土不同結(jié)合面溫度下的結(jié)合面抗彎強度與彎曲應(yīng)變也能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且隨著層面溫度的下降而降低，采用灑水措施心墻施工無須人為加熱層面的允許最低溫度為75℃。

[1] 萬連賓,裴成元,楊合剛.常規(guī)溫度條件下瀝青混凝土心墻層間結(jié)合質(zhì)量研究[J].水利水電技術(shù),2011,42(11):62.

[2] 張奇.下坂地壩基混凝土防滲墻與壩體瀝青心墻結(jié)合面施工技術(shù)[J].中國水能及電氣化,2013(10):2-4.

[3] 雷毅.阿爾夏提水庫澆筑式瀝青混凝土心墻施工技術(shù)與質(zhì)量控制[J].水利建設(shè)與管理,2013,33(12):33-36.

[4] 劉學(xué)明,李軍.低溫條件下碾壓式瀝青混凝土心墻層間結(jié)合的處理[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2017,25(3):43-45.