宝泉抽水蓄能电站沥青混凝土面板斜坡稳定性研究.pdf
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1、中国水能及电气化 2 0 1 0 。 5 宝泉抽水蓄能电站沥青混凝土面板 斜坡稳定性研究 刘增宏郝 巨涛 ( 中国水利水电科 学研究院,北京 1 0 0 0 3 8) 摘要:斜坡热稳定性是沥青混凝土面防渗层设计和施工的突出问题之一 。结合 宝泉工程通过对 沥青混凝土进行各种斜坡流淌试验,证明钻取直径 1 0 c m的芯样进行斜坡流淌试验是不合适的。 A s b e c k 试验及大芯样试验结果相对真实可靠。中国标准采用马歇尔试件测试并评价沥青混凝土热 稳定性 简便 实用。如果马歇 尔试件斜坡流淌值不大于0 8 ram,并且空隙率控制在3 以内,则沥青 混凝土面板斜坡稳定性通常是有保证的。 关键
2、词:沥青混凝土;防渗层;斜坡流淌 S l o p e s t a b i l i t y r e s e a r c h o f a s p h a l t c o n c r e t e r e v e t me n t o f Ba o q u a n P u mp e d S t o r a g e P r o j e c t L i u Ze n g h on g Ha o J u t a o ( C h i n a I n s t it u t e o f Wa t e r R e s o u r c e sH y d r o p o we r Re s e a r c h , B
3、e ij i n g 1 0 0 0 3 8 ) Ab s t r a c t :S l o p e s t a bi l i t y o f a s ph a l t c o n c r e t e r e v e t me n t i s o n e o f t h e ma i n c o n c e r n s d u r i n g i t s d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n T h r o u g h t h e s l o p e fl o w t e s t s i n B a o q u a n P r o j e c t
4、b y a s e r i e s o f s p e c i me n p r e p a r a t i o n me t h o d s , t he u n s u i t a b i l i t y of d r i l l c o r e o f l O c m i n d i a me t e r h a s b e e n c o n fi r me d ,a n d t h e r e l a t i v e r e a l i t i e s o f As b e c k s p e c i me n a n d t h e l a r g e d r i l l c o
5、r e o f 3 3 c m i n d i a me t e r h a ve b e e n r e c o g n i z e d F u r t h e r mo r e ,t h e Ch i n e s e s t a n d a r d me t h o d o f M a r s h a l l s p e c i me n i s s t i l l a p p l i c a b l e d u e t o i t s c o n ve n i e n c e I f t h e s l o p e flo w v a l u e b y M a r s h a l l
6、s p e c i me n s a t i s fi e s t h e r e q u i r e me nt o f b e i n g n o mo r e t h a n 0 8 mm, a n d t h e v o i d c o n t e n t c a n be e a s i l y c o n t r o l l e d be i n g l e s s t h a n 3v ol i n p r a c t i c e ,t h e s l o p e s t a b i l i t y o f r e v e t me n t c a n b e g e n e r
7、 a l l y g u a r a n t e e d d u r i n g o p e r a t i o n K e y wo r d s : a s p h a l t c o n c r e t e ; i mpe r v i o u s l a y e r ; s l o p e fl o w 中图分类号:T V 4 4 2 + l 文献标识码 :A 收稿 E t 期:2 0 1 0 - 0 2 - 1 0 作者简介:刘增宏 ( 1 9 6 3 一 ) ,男,高级工程师。 3 6 文章编号:1 6 7 3 8 2 4 1 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 0 3 6 0 5 一
8、 、概述 沥青混凝土强度和劲度模量随温度的升高而 降低。斜坡上的沥青混合料,由于夏天阳光直射, 规划设计与施工 其表面温度可达到 7 0 以上 。河南南谷洞水库沥 青混凝土面板运行期的观测资料极限值达到 7 8 。 中国水利水 电科学研究院结构材料所为宝泉工程 进行配合比试验研究过程中,室外观测资料表明, 沥青混凝土面温度达到 8 0 C。在如此高的温度下, 沥青软化,粘性减 小,沥青在骨料之 间起到润滑 作用,沥青混凝 土抗剪切能力大大减小,骨料之 间有相互滑动的趋 势。防渗层 用的混合料,为了 达到渗透性小的要求,沥青用 量较多,这就容易 引起斜坡流淌 。国内外混凝土面板工程都或多或 少发
9、生斜坡流淌现象 ,有的工程斜坡流淌 极为严 重 ,以至于不得不翻修,如南谷洞沥青混凝土面 板于 2 0 0 4 年进行 了整体翻修 。 二、沥青混合料设计中应考虑的因素 沥青混合料及现场施工状况均影 响沥青混凝 童 j 四 羹 鬟z 土的斜坡稳定性。在混合料配合比设计 中,应仔 细考虑原材料和配合 比选择 。 用于水电工程 的沥青混凝土,应选择稠度高、 软化点高、含蜡量低的沥青 ,针入度级别常为 7 0 或 9 0 。矿料通常选择碱性碎石,如石灰石、玄武 石等,因为其与沥青的粘附性好,抗水剥离性好 , 具有较高的抗剪切强度。天然砂也可作为细骨料 改善施工和易性。 在配合 比设计中,应选择合适
10、的沥青含 量和 矿料级配 ,除满足规范规定的密度和空隙率要求 外,还应通过试验保证沥青混凝土 具有斜坡稳 定 性、柔性 、抗裂性 。为简化骨 料选择 ,通常可用 已故 的丁 朴荣教授 提 出的 公式确 定各筛 网孔径 d i( mm)对应 的通过率 P i( ) 。 +( 1 。 ) 填料用量 l 1 填 料 用 量 13 填 料 用 量 15 一一一0 8 m m 标 准线 n ,H 目 , _ 1 I 一 , l 1 一二 一 一 J l 二一 二二 7 : - 童 4 5 磊 蚕 蘸3 5 3 2 5 2 l 5 l O 5 0 沥青用量 ( ) 图1 斜坡流淌值与沥青合量及填料用量的关
11、系( 级配指数0 3 ) 填料 用量 I lI 一 填 料 用 量 1 3 填 料 用 量 1 5 一 一 o 8 m m 标 准 线 多 项式( 填 料 用 量) - _ I : 一 I 卜= - 一 6 6 6 9 7 2 7 5 7 8 沥青 用量 ( ) 图2斜 坡流淌值与沥青含 量及 填料 用量的关 系 ( 级配指数0 4 ) 37 中国水能及电气化 2 0 1 O 5 其中 : D 一骨料最大粒径,mm; n 一级配指数。 图 1 、2 所示为宝泉工程沥青混凝土配合比参 数和斜坡流淌值的关系。 三、斜坡稳定性试验 土 石 坝 沥 青 混 凝 土 面 板 和 心 墙 设 计 准 则
12、( S L J 0 1 - 8 8 )规 定,斜 坡 流淌 值不 大 于 0 8 m m。 中国的斜坡流淌试验方法是:将正反面各击实 3 5 次或 2 0次的马歇尔试件,根据斜坡流淌试验方法 ( DL T 5 3 6 2 2 0 0 6 9 7 ),固定在按设计坡度放置 的金属板上,整体置于烘箱 内,按设计温度烘烤 4 8小时,测试距试件底部 5 0 mm处的流淌值。实 际上,常规的沥青混凝土试件在 2 4小时内的 位移量就能达到最终位移量的 8 0 ,并且在 l 2小 时内趋于稳定。日本的试验结果见表 l ,宝泉工程 的试验结果见表 2 。 西方 国家 ,早先 采用 A s b e c k稳
13、 定性试 验方 法 评价沥青混凝土斜坡稳定性,后来用马歇尔试件 切割成的类半圆柱体试件代替。A s b e c k 试验方法 是 ,将最小尺寸 3 0 c m3 0 c m5 c m 的沥青混凝土 板置于钢制或木制的盒子中,三面填充绝热材料, 整个装置按试验要求的坡度摆放,用 2 3 mm 的 窄条将底脚 ( 第四边 ) 底部固定。在试件表面的上、 中、下部,水平画三条白线,试验过程中不断地测 表1 日本昭原池防渗层沥青混凝土斜坡流淌试验结果 ( 6 0 C) 矿料配合比 粗骨料 ( ) 细骨料十 石灰+ 消石灰 石棉 1 5 l O 1 O 5 5 2 5 2 5 0 0 7 4 0 0 7
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