瀝青混凝土防滲層圓盤蠕變特性試驗研究

郝英澤

(黑龍江省慶達水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080)

1 概 述

大壩防滲面板作為第一防滲層，蓄水期需承受溫度、水壓、風荷載等變化。為防止面板層開裂，目前國內試驗方法是制作標定條件下的瀝青混凝土圓板，其中點撓度承受1/10的變形結構保持穩(wěn)定[1]，則說明該瀝青混凝土的柔性變形能力較強。通過圓盤不同尺寸試件測定中心點的應變，可更好的評價瀝青混凝土的變形能力，在工程實踐中具有重要意義。

2 蠕變理論

2.1 蠕變影響因素

蠕變是應力不變，材料應變隨時間變化發(fā)生遞增，反應材料尺寸的穩(wěn)定性和長期負載能力[2]。蠕變受溫度和外力共同作用，溫度升高，蠕變速率、幅度增大。溫度增加使分子運動速度加快，蠕變速率提高；外力作用時間越久，蠕變變化越明顯。

2.2 蠕變典型曲線

起始階段為彈性變化階段，瞬時彈性形變后材料應力應變同步變化，此后階段應變勻速增加，增速由緩至急，最后階段加速遞增，達到破裂點。典型蠕變曲線，見圖1。

圖1 典型蠕變曲線

2.3 蠕變經驗公式[3]

(1)

2.4 蠕變理論和彈性力學在求解圓盤試驗中的應用

圓盤試驗是在恒定水壓力作用下，撓度隨時間變化產生裂縫和漏水現象。在同溫度下，水壓力可當做靜力作用和時間蠕變的疊加，圓板受力后的徑向、周向正應力為定值，瞬時應變后應變不斷增加。

3 瀝青混凝土圓盤試驗[4]

3.1 試件選擇

在設計配合比下碾壓成型瀝青混凝土，碾壓時間>30min，將170℃±5℃的熱混合料裝入圓形模具，冷卻后脫模，成型直徑60cm、高度為5cm的圓盤試件。

3.2 圓盤試驗方法

開始試驗前先對下部機架進行排氣，然后緩慢加水壓，記錄半徑三等分架上百分表讀數，直至圓盤變形至裂縫或漏水。在三等分點測量圓盤變形撓度，見圖2。

3.3 圓盤蠕變特性試驗結果

文章進行3個溫度下的圓盤蠕變特性試驗，2℃的圓盤試驗水壓力為0.12MPa,11℃的圓盤試驗水壓力為0.07MPa，25℃的圓盤試驗水壓力為0.01MPa[5]。圓盤試驗過程及結果(2℃)，見表1；圓盤試驗過程及結果(11℃)，見圖2；2℃時圓盤試驗撓度過程曲線，見圖3；11℃時圓盤試驗撓度過程曲線，見圖4；25℃時圓盤試驗撓度過程曲線，見圖5。

圖2 在三等分點測量圓盤變形撓度

表1 圓盤試驗過程及結果(2℃)

表2 圓盤試驗過程及結果(11℃)

續(xù)表2 圓盤試驗過程及結果(11℃)

圖3 2℃時圓盤試驗撓度過程曲線

圖4 11℃時圓盤試驗撓度過程曲線

表3 圓盤試驗過程及結果(25℃)

續(xù)表3 圓盤試驗過程及結果(25℃)

圖5 25℃時圓盤試驗撓度過程曲線

文章只展示25℃圓盤試驗裂縫和滲水影像材料。25℃圓盤試驗裂縫發(fā)生，見圖6；25℃圓盤試驗漏水，見圖7。

圖6 25℃圓盤試驗裂縫發(fā)生

圖7 25℃圓盤試驗漏水

4 結 論

文章基于蠕變特性原理及在圓盤試驗中的應用，對瀝青混凝土面板變形試驗進行研究，分別計算瀝青混凝土在不同溫度時的圓盤試驗結果，得出不同溫度下的撓度-時間曲線，綜合認為隨著溫度升高，三者應變均明顯增大，中心點的最大彎拉應變在2℃和11℃大于小梁彎曲的，25℃時的柔性試驗中心點最大彎拉應變小于小梁彎曲的。