碾壓混凝土芯樣抗?jié)B性檢測(cè)探討

劉 治

（山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002）

碾壓混凝土壩是采用干硬性混凝土，大量摻加粉煤灰，通過振動(dòng)碾分層碾壓筑成的土壩?；炷恋氖┕べ|(zhì)量控制過程從原材料檢測(cè)開始，貫穿混凝土拌合、運(yùn)輸、平倉振搗、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)。澆筑結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)一步取樣檢測(cè)，如不符合要求應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。目前針對(duì)碾壓混凝土壩最普遍的方法是鉆孔壓水法，即通過地質(zhì)鉆機(jī)取樣，進(jìn)行抗壓、抗?jié)B等各種試驗(yàn)。

1 研究目的

研究混凝土的抗?jié)B性可科學(xué)評(píng)定混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。目前抗?jié)B性檢測(cè)基本依賴于施工現(xiàn)場(chǎng)制作的抗?jié)B試件來判斷該試件所代表的混凝土抗?jié)B性能是否符合設(shè)計(jì)要求，而如果試件本身制作不規(guī)范，或施工養(yǎng)護(hù)不良，會(huì)影響對(duì)實(shí)體混凝土抗?jié)B性的判斷，因此進(jìn)行實(shí)體混凝土抗?jié)B性能檢測(cè)十分必要。目前我國(guó)在該方面還沒有正式的規(guī)范進(jìn)行指導(dǎo)，結(jié)合龍華口水電站工程，依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，對(duì)鉆芯取樣的非標(biāo)準(zhǔn)抗?jié)B性試驗(yàn)試件的抗?jié)B性檢測(cè)進(jìn)行探討。

龍華口水電站位于盂縣北部，大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高63.2m。下面主要針對(duì)大壩碾壓混凝土芯樣的抗?jié)B性試驗(yàn)進(jìn)行分析。大壩碾壓混凝土芯樣分6個(gè)結(jié)構(gòu)部位，分別為：11號(hào)壩段，高程545m以上，4號(hào)孔，二級(jí)配；6號(hào)壩段，高程545m以上，2號(hào)孔，二級(jí)配；5號(hào)壩段，高程545m以上，5號(hào)孔，二、三級(jí)配；11號(hào)壩段，高程545m以下，4號(hào)孔，二級(jí)配；6號(hào)壩段，高程545m以下，2號(hào)孔，二級(jí)配；10號(hào)壩段，高程530m以下，6號(hào)孔，三級(jí)配。

2 試驗(yàn)方法

依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，碾壓混凝土抗?jié)B性試驗(yàn)采用逐級(jí)加壓法，抗?jié)B混凝土試模規(guī)格為上口直徑為175 mm、下口直徑為185 mm、高度為150 mm的截頭圓錐體，共6個(gè)。通過對(duì)混凝土試樣逐級(jí)施加水壓力來測(cè)定，以抗?jié)B等級(jí)來表示混凝土的抗?jié)B性。檢測(cè)儀器設(shè)備包括主要檢測(cè)儀器設(shè)備和輔助儀器設(shè)備。主要儀器設(shè)備為HS40型混凝土滲透儀；輔助儀器設(shè)備包括200T壓力試驗(yàn)機(jī)（YE-2000A型）、測(cè)量用卷尺和鋼直尺，混凝土芯樣加工切削和磨平儀器設(shè)備DQ-2自動(dòng)巖石切片機(jī)、SHM-200雙端面磨石機(jī)等。

3 試樣制作

依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，將鉆取的混凝土芯樣兩端多余部分切除，并將芯樣兩端面打磨平整，在芯樣切割及打磨過程中，應(yīng)避免使試件產(chǎn)生裂縫或缺陷，加工后的圓柱體高度約為150 mm。

芯樣加工成規(guī)范要求的抗?jié)B試樣，需采用合適的填充材料，填充材料要求硬化速度較快，硬化后本身不透水或經(jīng)相應(yīng)處理后不透水，填充材料與芯樣黏結(jié)必須足夠牢固。目前我國(guó)實(shí)驗(yàn)室多采用外涂液態(tài)石蠟材料填充水泥砂漿的方法，結(jié)合水泥砂漿抗?jié)B性分析，為操作方便有效，本次試驗(yàn)采用試模內(nèi)表面涂黃油，水泥砂漿填充配制。

在混凝土抗?jié)B試模內(nèi)表面均勻涂刷相對(duì)較多的一層黃油，將加工好的芯樣側(cè)面清洗簡(jiǎn)單刨毛，待芯樣無明顯水珠時(shí)，將芯樣放入抗?jié)B試模中，芯樣應(yīng)與抗?jié)B試?；颈３滞模允乖嚹Ｅc芯樣之間的縫隙厚度基本相同，倒入準(zhǔn)備好的砂漿并搗實(shí)。砂漿應(yīng)避免涂刷在上下表面，否則影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性。

制作完成的試樣48 h脫模，脫模時(shí)不能破壞黏結(jié)材料和芯樣的結(jié)合，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7~14 d，然后將試件裝模進(jìn)行試驗(yàn)。按照試驗(yàn)要求，試件表面應(yīng)平整，并用鋼絲刷刷凈兩端面，裝模采用200T壓力試驗(yàn)機(jī)將試件裝入S40型混凝土滲透儀的試驗(yàn)鋼模。

參照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，試模內(nèi)密封采用專用橡皮圈。試驗(yàn)時(shí)水壓從0.1 MPa開始，每隔8 h增加0.1 MPa，并隨時(shí)注意觀察試件端面情況。當(dāng)6個(gè)試件中有3個(gè)試件表面出現(xiàn)滲水時(shí)，或加至規(guī)定壓力（設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)）在8 h內(nèi)6個(gè)試件中表面滲水試件少于3個(gè)時(shí)，可停止試驗(yàn)，并記錄此時(shí)的水壓力。在試驗(yàn)過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)水從試件周邊滲出時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止試驗(yàn)。

4 試驗(yàn)結(jié)果

龍華口水電站大壩六個(gè)部位混凝土芯樣的抗?jié)B性檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 混凝土芯樣抗?jié)B性檢測(cè)結(jié)果

通過對(duì)龍華口混凝土芯樣進(jìn)行抗?jié)B性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)效果良好?；炷猎嚰?jié)B試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)每個(gè)試樣進(jìn)行劈裂，結(jié)合混凝土相對(duì)滲透性試驗(yàn)，對(duì)試件劈開后2~3 min形成的水痕分析，黏結(jié)材料未形成通道，該試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)可靠，達(dá)到了預(yù)期的試驗(yàn)效果。

5 結(jié)語

參考《盂縣龍華口水電站碾壓混凝土大壩鉆孔取芯及現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)質(zhì)量檢查報(bào)告》，結(jié)合相對(duì)滲透性系數(shù)和壓水試驗(yàn)結(jié)果分析，抗?jié)B性結(jié)果相對(duì)可靠，達(dá)到了預(yù)期的試驗(yàn)效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，芯樣抗?jié)B性結(jié)果略低于壓水試驗(yàn)結(jié)果。

目前對(duì)碾壓混凝土壩實(shí)體進(jìn)行抗?jié)B性檢測(cè)并沒有相關(guān)正式的規(guī)范文件，結(jié)合壓水試驗(yàn)，采用鉆取的碾壓混凝土芯樣進(jìn)行加工處理，采用相對(duì)方便的填充材料和有效的試模止水方法，參考《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，為非標(biāo)準(zhǔn)的混凝土試件抗?jié)B性檢測(cè)試驗(yàn)提供具體的試驗(yàn)操作過程，從而為相關(guān)檢測(cè)單位進(jìn)行抗?jié)B性研究提供借鑒。