水庫大壩瀝青混凝土面板工程質量檢測與評價

摘要：文章以實際工程為例，對工程的具體情況進行了介紹。該水庫大壩瀝青混凝土面板經過多年的運行，瀝青面板出現了老化的情況，面板的表面出現了很多的裂縫，影響了工程的安全。為了保證工程質量，需要對工程面板質量進行檢測，并做好評價工作。

關鍵詞：水庫大壩；瀝青混凝土面板；工程質量檢測；工程質量評價；水利工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV641 文章編號：1009-2374（2016）21-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.055

1 工程概況

某水庫是一座以防洪和灌溉為主的大型水庫，大壩為瀝青混凝土斜墻砂礫石壩，壩頂設計長度為432m，壩體的高度為49.2m，壩頂的寬度為6m，設計庫容為3.024億m3。下游為1∶1.8、1∶1.9，上游壩坡為1∶2.0，壩基使用的是深厚層砂礫石，使用混凝土防滲墻進行施工。壩體結構為瀝青混凝土防滲斜墻結構。工程經過長時間的運營，在瀝青混凝土面板出現了比較多的裂縫，對大壩的安全運行造成了比較大的影響，需要對瀝青混凝土面板工程質量進行檢測。

2 工程質量的檢測

2.1 質量檢測的基本方案

對瀝青混凝土面板工程質量進行基礎檢測，為了確保檢測的效果真實可靠，選擇水下區、水位變化區以及水上區3個不同的水位高程作為檢驗地段，其中樁號為

0+050、0+200、0+325，對這9個部位實行現場鉆孔取芯，另外在5個部位挖掘瀝青混凝土板塊，長度與寬度都是30cm。觀察現場取得的芯樣板與板塊外觀，對各層面粘結的實際狀況進行分析，然后再檢驗芯樣板與板塊的基本性能。

2.2 質量檢測的主要內容

（1）觀察并描述芯樣板、板塊外觀與各層面粘結實際情況；（2）對檢測部位瀝青混凝土密度進行試驗；（3）對試驗的高程水位與樁號實行抽提試驗，并對混凝土中的瀝青基本含量以及材料組成進行綜合檢測；（4）通過針入度、延度以及軟化點3大指標對已經抽提出的瀝青含量以及礦料組成部分進行試驗；（5）采用斜坡流淌試驗對瀝青混凝土的各項材料指數進行觀測；（6）結合馬歇爾穩定度及流值試驗對瀝青混凝土穩定性進行檢測；（7）使用滲透系數試驗進行混凝土滲透性測試；（8）進行劈拉強度試驗檢查混凝土抗裂能力；（9）進行小梁抗彎試驗檢測混凝土抗彎強度。

3 觀察并分析檢驗結果

對3個不同水位高程部位的瀝青組成部分以及混凝土原材料的物理力學性能進行試驗。

3.1 對瀝青混合材料密度進行實驗

根據實驗結果顯示，水上區的瀝青混合料密度大于水位變化區密度，而水位變化區瀝青混合料密度大于水下區密度。由于水下區域水位變化區的瀝青混合料經常受到水浸泡，所以這兩個高程部位的瀝青混合料密度相對較低。

3.2 采用抽提方式進行檢驗

在試驗的過程中采用抽提方式對瀝青混合料進行抽提試驗，即通過抽提試驗分離瀝青混合料的組成部分，從而檢驗瀝青混合料瀝青含量與礦料組成部分。通過抽提試驗檢驗得出，水上位瀝青混合料瀝青含量是7.36%；水位變化區瀝青混合料瀝青含量是7.70%，水下區瀝青混合料瀝青含量是7.80%，即水下區瀝青含量大于水位變化區瀝青含量，而水位變化區瀝青含量則大于水上區瀝青含量，但是水上區、水位變化區以及水下區的瀝青含量都比試驗級配標準含量值低，表明瀝青混合料里樹脂以及油分都受到了一定的損害，且瀝青混凝土已經逐漸老化。

3.3 對瀝青混合料進行斜坡流淌實驗

對瀝青混合料進行斜坡流淌實驗來檢驗在高溫環境下瀝青斜墻抗破壞變形能力，主要是檢驗瀝青混合料的基本穩定性。根據實驗結果顯示，3個不同水位高程的流淌平均值都比2.00mm大，且比標準設計的流淌值以及實驗流淌指標值大。分析3個水位的斜坡流淌平均值，得出水上區斜坡流淌值小于水位變化區流淌值，而水位變化區流淌值小于水下區斜坡流淌值，主要是由于水上區與水位變化區的材料經常受到紫外線的照射，使得瀝青油分以及樹脂都明顯減少，從而加速瀝青混合料

老化。

3.4 通過馬歇爾穩定度試驗檢測瀝青混合料穩定性

采用馬歇爾穩定度試驗方式對塑性流動抵抗性進行檢驗。馬歇爾穩定度可以分為標準馬歇爾穩定度試驗、浸水馬歇爾穩定度試驗。其中浸水馬歇爾穩定度試驗主要是對瀝青混合料塑性流動抵抗性進行檢驗，并對水穩定性進行檢測。

根據試驗結果顯示這3個水位高程穩定度平均值在5.45～6.9kN范圍內，比原有室內試驗穩定度值低，但比設計防滲層穩定值大。結合試驗結果分析，水上區瀝青混合料穩定度大于水位變化區穩定度，而水位變化區穩定度大于水下區瀝青混合料穩定度。結合進水殘留穩定度計算公式可以得出水上區的瀝青混合料殘留穩定度是98.5%，水位變化區混合料殘留穩定度是95.7%，水下位混合料殘留穩定度是85.5%，根據實驗指標表明，水上區與水位變化區的穩定性相對于水下區穩定好，通過總體檢測參數表明水穩定性能相對良好。

3.5 檢驗瀝青混合料的總體滲透系數

檢驗瀝青混合料抗滲性能的主要標準是瀝青混合料滲透總體系數，對水位高程與樁號進行檢驗，共分為4組試件試驗，檢驗得出4組試件的滲透系數在6.7×10-6～

6.8×10-6cm/s范圍內，比原設計滲透系數標準要求大，并且準則要求的標準指標大，這代表著瀝青混合料已經逐漸老化，使得瀝青混合料抗滲性有所降低。水庫防滲的主要系統是瀝青混凝土面板，當混凝土面板抗滲性降低時可能會影響水庫大壩的正常運行。

3.6 采用劈裂抗拉檢測混合料抗拉強度

通過劈裂抗拉試驗來檢驗瀝青混合料的總體抗拉強度，再結合應力應變關系曲線計算出拉應變與變形模量。經過試驗表明，3個水位高程與3個不同樁號部位的劈裂抗拉強度在0.33～0.43MPa范圍內，通過斜墻三維非線形有限元分析結果得出，當溫度急劇下降時，面板最大主應力則為0.52MPa，相對于瀝青混合料的劈裂抗拉強度大。而當處于冬季平均溫度下時，檢驗得出面板最大主應力是0.32MPa，數值接近混合料的劈裂抗拉強度。試驗顯示面板混凝土劈裂抗拉強度相對低，面板薄弱部分極有可能產生破裂。

3.7 對混合料小梁抗彎性進行檢驗

瀝青混合料的低溫抗裂性與可繞性可以通過小梁抗彎基本性能體現出來，對3個水位高程抗彎性進行試驗，并分別測量試件的撓跨比與彎拉模量以及抗彎拉強度最大彎拉應變等，各組數據如表1所示。

通過表1可以看出，水下區彎拉應變值與撓跨比小于水位變化區數值，而水位變化區彎拉應變值與撓跨比小于水上區數值，且水下區的撓跨比值比設計撓跨比基本指標小，這表明混凝土應變能力相對較差，當面板產生變形時就有可能出現裂縫。瀝青混凝土撓跨比比值比設計撓跨比小這是由于瀝青原材料質量不達標，從而導致混凝土撓跨比沒有滿足設計要求指標，再加上長期的運行面板瀝青混合料的老化程度加劇，混凝土撓跨比也有所下降。水上區的老化程度比水位變化區老化變化程度大，而水位變化區老化變化程度比水下區老化變化程度大。

4 評估混凝土面板的質量

（1）由于面板瀝青混合料受到紫外線的照射，因此瀝青油分與樹脂含量明顯減少，瀝青質有所增多，瀝青混合料老化程度逐漸增大，這體現在混合兩抗滲性能與混合料強度以及撓跨比等指標上，并且水上區老化程度大于水位變化區，而水位變化區老化程度大于水下區；（2）根據實驗結果顯示，面板瀝青混凝土劈裂抗拉強度都相對低，在外界條件影響下可能會致使面板產生開裂現象；（3）檢測數據表明，水庫大壩瀝青混凝土由于原材料質量與運行老化等因素，使得大壩各項參數難以達到標準，影響大壩的正常運行。

5 結語

總而言之，在水庫大壩施工中瀝青混凝土防滲斜墻面板可以滿足土石壩的不均勻沉降變形，并且維護比較方便。不過經過長期運行，面板會出現龜裂和老化的情況，分析瀝青混凝土面板性能指標可以及時進行加固處理，并有效保證混凝土面板工程的質量。

參考文獻

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作者簡介：劉建文（1993-），男，廣東清遠人，廣東省水利水電科學研究院助理工程師，研究方向：水利水電工程。

（責任編輯：小 燕）