高抗冻碾压混凝土层间结合性能研究

雷秀玲，李艳萍，黄如卉，李中田

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130061）

高抗冻碾压混凝土层间结合性能研究

雷秀玲，李艳萍，黄如卉，李中田

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130061）

碾压混凝土层面不仅是坝体的可能渗流通道，也是明显的抗力薄弱面。因此碾压混凝土坝的整体施工质量通常不仅取决于混凝土本身施工质量，还取决于层面的施工质量。文章主要介绍寒冷地区高抗冻碾压混凝土层间结合性能，提出了给出工况条件下，高抗冻碾压混凝土层间处理材料及方案。

碾压混凝土；高抗冻；层间结合

1　概　　述

碾压混凝土坝层面结合问题一直是影响碾压混凝土筑坝技术的关键技术问题之一。碾压混凝土层面是薄弱面，层面不但是坝体的可能渗流通道，也是明显的抗力薄弱面，易发生渗漏、劣化和剪力破坏等。因此，碾压混凝土坝的宏观整体施工质量通常不仅取决于混凝土本身的施工质量，还取决于层面的施工质量，如何提高坝体的施工质量的问题实际上就是如何提高和控制层面的施工质量的问题。

碾压混凝土的层间允许间隔时间，是指连续上升铺筑时，从下层混凝土料拌和加水时起至上层混凝土碾压完毕为止的允许间隔时间，通常应控制在初凝时间以内。初凝以前碾压混凝土中胶凝材料浆体仍处于凝聚结构状态，这种结构具有触变复原的性质，在下层碾压混凝土拌和物初凝以前铺筑上层碾压混凝土，则在振动碾压作用下，上下层混凝土的交界面处将出现粗骨料相互嵌入，层面处胶凝材料浆液使上下层混凝土成为一体。此时，施工层面混凝土性能与层内混凝土性能基本无差异，当下层碾压混凝土拌和物初凝后延迟一定时间再铺筑上层混凝土，则延迟时间越长，施工层面混凝土与层内混凝土的性能差异越明显。

为解决好层面结合，需对结构设计、施工工艺、材料铺筑时间等方面采取必要措施。此研究结合碾压混凝土实际施工过程中可能存在的层间间隔时间，成型混凝土层间结合试件，进行混凝土抗剪强度、抗冻性能、室外模拟等试验，寻找各工况条件下的最优层间处理方式。

2　方案选择

碾压混凝土层间结合试验选择常规条件下各项性能满足C9020W6F300指标的碾压混凝土配合比，在标准养护条件下其初凝时间为8.1h，终凝时间为20.3h。层间结合试件制备方法为先成型一半高度的标准试件，振捣后在标准养护室放置，到达拟定的层间间隔时间时，对层面进行必要处理，铺设层间处理材料后成型上一半碾压混凝土。层间混凝土振捣方法参照DL/T5433-2009《水工碾压混凝土试验规程》进行。具体层间结合工艺研究进行如下3种工况：

1）连续碾压。连续碾压的混凝土不涉及到层间处理的问题，进行连续碾压混凝土的性能试验，有利于比对不同层间处理方式对碾压混凝土性能的影响，有利于层间处理措施的优选。

2）超过初凝时间，但未终凝的层间处理（温缝）。超过初凝时间，但未终凝的层面称为温缝，其处理方法为在浇筑上层碾压混凝土前，对层面碾压混凝土进行打毛处理后铺设一层水泥+粉煤灰浆液垫层，垫层厚度为：0，6，10mm，第二层混凝土碾压时间选在初凝后4h进行。

3）超过终凝，层间间隔时间在24h内的层间处理（冷缝）。超过终凝时间的碾压混凝土层面称为冷缝。研究针对超过终凝时间但层间间隔时间在24h内的层间处理方式进行，层间结合材料为比碾压混凝土高一标号的水泥砂浆，砂浆厚度为：0，1.5，2.0cm，第二层混凝土选择终凝后2h碾压。3研究结果分析

此研究主要从抗剪强度、抗冻性能及室外性能三方面进行碾压混凝土层间结合性能研究，研究结果见表1。

表1　室内层间结合碾压混凝土抗剪试验研究成果

3.1抗剪强度

碾压混凝土抗剪强度较其它强度指标更为设计、施工所重视，因为它与大坝的抗滑稳定性直接相关，是确定坝体断面尺寸的重要参数之一。研究中取坝基应力的60%即1.38MPa作为抗剪试件的最大法向荷载，其中28，90d龄期试验选取的法向应力分别为最大法向荷载的70%，100%。

混凝土层间摩擦系数及黏聚力越大，越有利于混凝土层间的抗滑稳定性。研究过程中发现3种工况条件中，连续碾压混凝土抗剪切断面起伏差最大，初凝后终凝前的碾压混凝土层面骨料部分嵌入，结合较好，终凝后层间主要依靠垫层材料粘接，骨料互相嵌入较少。

研究结果表明：对于初凝后终凝前碾压混凝土层面结合，铺设6mm水泥+粉煤灰浆液的处理方案摩擦系数及黏聚力较大；对于终凝后间隔时间在24h以内的层面结合，层面铺设1.5cm厚的水泥砂浆抗剪切性能较好。

3.2抗冻性能

抗冻性能结果显示：

1）对层间处理后的碾压混凝土试件抗冻性能与连续碾压混凝土试件无显著差异，均能达到F300，说明有层面的碾压混凝土采取合适的层面处理措施后同样可达到高抗冻性要求。

2）研究发现，对层间混凝土不采取处理措施时，在冻融过程中层面是比较容易脱开的部位，因此实际施工中应尽可能在允许时间内铺设上一层碾压混凝土，否则应加强混凝土层间处理质量的控制。

3.3室外性能

为验证碾压混凝土层间结合室内研究结果，项目研究过程中进行了层间结合碾压混凝土室外性能试验。间隔时间选择初凝后终凝前、终凝后但碾压时间在24h之内2种工况，上层混凝土铺设时间、层面处理同室内试验。层间水泥+粉煤灰浆液厚度选为6mm，砂浆厚度为1.5cm，成型室外混凝土板尺寸为45cm×45cm×45cm（长×高×宽）。

碾压混凝土层间结合室外试件成型24h以后洒水养护至28d龄期，其后在低温、日晒、冻融等自然条件下养护至90d龄期，钻取直径为10cm的混凝土芯样进行抗冻性能检测，并对芯样包封处理进行层间结合面的抗剪试验。

从碾压混凝土层间结合室外性能研究结果可见，90d龄期层间混凝土摩擦系数、黏聚力均大于室内试验结果，芯样抗冻性能满足F300性能要求。由此可见对初凝后终凝前、终凝后但间隔时间4结语

在24h之内2种情况所采取的层间处理措施对碾压混凝土施工是可行的。

虽然碾压混凝土层间是混凝土浇筑过程中的一个薄弱环节，但是通过合适的处理方式可以达到与连续浇筑相当的指标要求。通过该项目研究发现，对于初凝后、终凝前碾压混凝土层面结合，铺设6mm水泥+粉煤灰浆液层间混凝土抗剪切强度较高，对于终凝后间隔时间在24h以内的层面结合，层面铺设1.5cm厚的水泥，层间混凝土抗剪切性能较好。

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2015-02-22