◎第3章 碾压混凝土层面特性

3.1 现场试验简介

层面抗剪断强度能否满足要求是设计200m级碾压混凝土重力坝的关键技术问题,夏季高气温及多雨条件下,能否连续施工也是碾压混凝土大坝能否充分发挥快速施工优势、按期或提前发电的关键。现场试验是论证修建200m级碾压混凝土重力坝技术可行性的重要手段。

3.1.1 现场碾压试验

为论证修建200m级碾压混凝土重力坝技术上的可行性,自1990年10月开始至1993年6月,选择在与龙滩气候环境条件相似、混凝土胶凝材料基本相同且粗细骨料相近的岩滩水电站开展了3场较大规模的现场碾压试验和现场原位抗剪断试验,现场碾压试验的主要目的如下:

(1)检验通过室内试验推荐的碾压混凝土配合比的可碾性和施工工艺参数。

(2)研究在不同环境条件下,不同层间处理和不同间歇时间对碾压混凝土层间结合的影响,研究提高层间结合的处理措施。

(3)研究在常温和高温条件下碾压混凝土施工质量控制标准。

(4)现场检测碾压混凝土层间抗剪断强度、抗渗性能并取样进行室内各种物理力学参数测定,论证200m级重力坝全高度采用碾压混凝土的可行性,并对配合比进一步优化。

3场10个工况共浇筑碾压混凝土819m3。现场碾压试验成果表明:所选用的碾压混凝土配合比拌和均匀,砂浆充裕,可碾性好,极少骨料分离,略有反弹和泛浆,有利于层间结合。实测碾压混凝土密度、机口成型试件90d抗压强度和抗渗等级均能满足龙滩大坝设计的技术要求,证明了VC值控制和碾压制度是合适的,碾压混凝土质量和性能良好。

3.1.2 层面抗剪断试验

为研究龙滩水电站大坝碾压混凝土层面抗剪(断)强度特性,提出大坝抗滑稳定设计参数,先后对三次现场碾压试验10个工况进行现场原位碾压混凝土层面抗剪(断)强度试验,共129组,现场取样室内碾压混凝土层面中型抗剪(断)强度试验186组。

3.1.2.1 现场原位抗剪断试验研究

原位抗剪断试件是在碾压混凝土养护14d左右用人工凿制而成。试件剪切面积50cm×50cm,试件高度以混凝土层厚控制。

抗剪断试验采用峰值法(多点法)和单点法两种方法进行,以峰值法为主,以便与重力坝设计规范的要求相匹配。多点法由4~5块(大多为4块)试件为一组,每块试件上分别施加0.75MPa、1.50MPa、2.25MPa、3.00MPa的垂直正应力,然后按要求各自施加水平剪应力直至剪断,并求得残余强度。

各工况在抗剪断试验后,逐块对剪断面情况进行统计,各工况剪断面位置和起伏差情况见表3.1。

表3.1 各工况剪断面位置和起伏差情况统计表

从试件抗剪断剖面情况可以看出,在259个抗剪断剖面中,在层面剪断的有100块,占39%;层面部分在RCC中剪断的有159块,占61%。可见,层面是一个弱面。另外,上层覆盖快的,一般剪断面起伏差大,有利于抗剪断参数的提高,这对于提高碾压混凝土的质量是十分重要的。

3.1.2.2 室内抗剪断试验研究

室内抗剪断试件都是取自现场碾压试验块,第一次用φ200mm钻孔芯样,第二、三次都用切取的25cm×25cm×25cm的立方体试件。它们中间都含有层面,以便测定层面的抗剪断强度和参数。试验仍采用多点(峰值)法、临近破坏极限单点法和比例极限单点法3种方法,在复合伺服试验机上进行。用函数记录仪记录剪切荷载(Q)与剪切位移(u)、法向变形(V)及声发射率(AE)的关系曲线。