碾壓混凝土性能檢測課件

現(xiàn)場碾壓混凝土性能檢測碾壓混凝土現(xiàn)場相對壓實度檢測

碾壓混凝土拌和物表觀密度測定分試驗表觀密度測定和現(xiàn)場表觀密度測定兩種。試驗表觀密度測定，對配合比設(shè)計計算各種原材料用量，所得表觀密度進行校核，提供碾壓混凝土配合比設(shè)計理論表觀密度。試驗按《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL352－2006)6.2“碾壓混凝土拌和物表觀密度測定”進行?，F(xiàn)場表觀密度測定,是用表面型核子水分密度計，在已碾壓完畢20min的碾壓混凝土層面，實測結(jié)果作為現(xiàn)場壓實表觀密度。按《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL352—2006)7.11“現(xiàn)場碾壓混凝土表觀密度測定”進行。碾壓混凝土現(xiàn)場相對壓實度檢測測得的兩種表觀密度主要用于計算相對壓實度。相對壓實度是評價碾壓混凝土壓實質(zhì)量的參數(shù)。試驗研究表明，碾壓混凝土的壓實表觀密度必須壓實到配合比設(shè)計理論容重的97%以上，碾壓混凝土才具有結(jié)構(gòu)設(shè)計強度，見圖12.4-1。因此，《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T5112－2000)規(guī)定，對于建筑物的外部碾壓混凝土，相對壓實度不得小于98%；對于內(nèi)部碾壓混凝土，相對壓實度不得小于97%。碾壓混凝土現(xiàn)場相對壓實度檢測

圖12.4-1碾壓混凝土芯樣的表觀密度和抗壓強度碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定碾壓混凝土從拌和到碾壓完畢最長時間不宜超過2h。每個澆筑升層碾壓后的表面為層面，再澆筑碾壓混凝土就是含層面碾壓混凝土。大量試驗和現(xiàn)場觀測表明，含層面碾壓混凝土的性能均低于本體，不管層面環(huán)境條件如何和間隔時間長短，時間愈長，性能愈差。我國1994年制定《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》（SL53-94）規(guī)定：“連續(xù)上升鋪筑的碾壓混凝土，層間允許間隔時間，應(yīng)控制在混凝土初凝時間以內(nèi)”。因為對碾壓混凝土初凝時間的含義尚不明確，而且就是在初凝時間前鋪筑上層碾壓混凝土，層面處力學(xué)性質(zhì)是如何變化也不清楚。所以，2000年發(fā)布《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》（DL/T5112-2000）不再提初凝時間，而提出：碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定直接鋪筑允許時間，墊層鋪筑允許時間和冷縫。如何確定這些時間，規(guī)范比較籠統(tǒng)，只提到綜合考慮各種因素，經(jīng)試驗確定。一、層面結(jié)構(gòu)和漿體膠結(jié)（一）層面斷口分析從不同層面間隔時間澆筑的碾壓混凝土層面拉斷和剪斷破壞狀態(tài)分析，間隔時間短的層面，破壞面凹凸不平，粗骨料間的空隙被砂漿填充，而間隔時間長的層面，破壞面沿層面斷開，表面光滑，層面處粗骨料無嚙合。由此說明，碾壓后層面浮出部分砂漿，其塑性與層面特性、嵌固和膠結(jié)作用密切相關(guān)。因此，研究的著眼點集中到碾壓混凝土中水泥膠砂的凝結(jié)和硬化上。碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定上層底部骨料與層面漿體接觸，間隙由凝膠析出的氫氧化鈣所填充，形成粘附膜。粘附膜從漿體水化開始就產(chǎn)生，隨著時間增長而減弱。粘附作用減弱，粘附作用減弱到一定限值，再復(fù)蓋碾壓混凝土，即使長期養(yǎng)護，層面粘結(jié)強度也不能恢復(fù)。層面一定要保持潮濕狀態(tài)，否則層面干燥將終止?jié){體水化和粘附膜生成。層面粘附力由粘附膜作用和骨料嵌入漿體摩阻力組成。研究碾壓混凝土層面質(zhì)量就是尋找一種判斷層面粘附力的方法。碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定

（三）貫入阻力法測定碾壓混凝土膠砂的凝結(jié)與硬化大量試驗表明，混凝土的凝結(jié)表現(xiàn)在加水后水泥凝膠體由凝聚結(jié)構(gòu)向結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時有一個突變。這一理化現(xiàn)象被多種物理量測定表現(xiàn)出來。用測針測定膠砂貫入阻力也存在一個突變點。因此采用貫入阻力法來測定碾壓混凝土凝結(jié)過程。碾壓混凝土凝結(jié)過程測定是套用普通混凝土凝結(jié)時間測定的貫入阻力法。兩者的區(qū)別是普通混凝土初凝時間測針直徑為11.2mm(100mm2面積)，碾壓混凝土初凝和終凝時間測針采用統(tǒng)一測針直徑5mm(20mm2面積)。碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定由于測定碾壓混凝土貫入阻力的測針直徑變小（面積相差5倍），再將普通混凝土貫入阻力儀（分辨率為5N）用于測定碾壓混凝土貫入阻力，顯然儀器精度是不夠的。為此，研制了高精度貫入阻力儀。測力部分采用電子測力傳感器，力值顯示采用LCD數(shù)碼顯示，測力精度為±1%，分辨率0.1N。JFT-21型1000N高精度貫入阻力儀見照片1。照片12.5-1JFT-21型1000N高精度貫入阻力儀碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定圖12.5-1的特征是：貫入阻力---歷時關(guān)系由兩段直線組成，水化初期貫入阻力值較低，增長速率也較緩慢，至一定歷時，直線出現(xiàn)一個拐點，直線斜率變陡，增長速度增加。按常規(guī)出現(xiàn)拐點的歷時稱為初凝時間，貫入阻力達到28MPa的歷時稱為終凝時間。碾壓混凝土初凝時間只是根據(jù)水泥膠凝材料水化，由凝膠變?yōu)榻Y(jié)晶時物理量突變來確定的，沒有考慮層間親合力，與層面力學(xué)特性和滲流特性變化沒有直接聯(lián)系，顯然用初凝時間來控制層面質(zhì)量是不夠的。二、層面外露時間與其力學(xué)和滲透特性的關(guān)系碾壓混凝土拌和出機后，經(jīng)運送、攤鋪到碾壓碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定結(jié)束形成層面，再澆筑上層碾壓混凝土，不論間隔時間多少，都構(gòu)成含層面碾壓混凝土，其力學(xué)和抗?jié)B性能都將降低。（一）與抗壓強度的關(guān)系

由于立方體試件端面約束，試件破壞呈錐形。試件中部留下一個未完全破壞的錐形體，而層面就在此錐形體內(nèi)，所以層面對抗壓強度的影響不明顯。與碾壓混凝土本體相比，抗壓強度降低不超過5%～8%，可不予以注意。（二）與軸拉強度關(guān)系層面外露時間對含層面碾壓混凝土軸拉強度有顯著性影響，外露時間愈長，軸拉強度降低愈多。歷時8h，含層面碾壓混凝土軸拉強度比本體降低15%，歷時24h，降低45%，見圖12.5-2。碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定圖12.5-2軸拉強度與歷時關(guān)系試驗結(jié)果碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定粘聚力既受材料配合比影響，也受施工過程的影響，如層面間隔時間、層面處理方法等。綜上所述，采用粘聚力反映層面狀況對抗剪強度的影響更為直接。在標準試驗條件下，層面外露時間對粘聚力有顯著性影響，粘聚力與歷時關(guān)系試驗結(jié)果見圖12.5-3。碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定圖12.5-3層面粘聚力與歷時關(guān)系試驗結(jié)果碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定（四）與滲透性的關(guān)系兩個工程抗?jié)B等級試驗結(jié)果表明，層面間隔8h以后抗?jié)B等級明顯下降，見表12.5-1。表12.5-1不同層面間隔時間抗?jié)B等級試驗結(jié)果層面間隔時間（h）

層面狀況抗?jié)B等級NO.1NO.20本體

W8W64不處理W86W68W812W416W624W448W2碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定連續(xù)澆筑的碾壓混凝土，如果壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計安全系數(shù)認可層面各項性能比本體降低15%是可以接受的。由圖12.5-2和圖12.5-3曲線上可以得到降低15%所對應(yīng)的歷時t0(兩者選小者)。由t0查貫入阻力---歷時曲線，得t0對應(yīng)的貫入阻力值，此值就是現(xiàn)場層面質(zhì)量控制限值，超過此限值不允許澆筑，層面應(yīng)進行處理。可以得到降低15%所對應(yīng)的歷時t0(兩者選小者)。由t0查貫入阻力---歷時曲線，得t0對應(yīng)的貫入阻力值，此值就是現(xiàn)場層面質(zhì)量控制限值，超過此限值不允許澆筑，層面應(yīng)進行處理。碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定四、現(xiàn)場實時檢控層面質(zhì)量的方法（一）貫入阻力控制值的選定層面質(zhì)量貫入阻力控制值由兩種方法確定：1．經(jīng)驗統(tǒng)計法統(tǒng)計樣本取自巖灘、普定、大廣壩、大朝山和龍灘五個工程試驗資料統(tǒng)計數(shù)據(jù)。由圖12.5-2、圖12.5-3和表12.5-1層面各項性能降低15%時，t0=8h。五個工程貫入阻力—--歷時關(guān)系曲線統(tǒng)計結(jié)果見圖12.5-1，查圖12.5-1，當t0=8h時，貫入阻力Rs=5MPa由此確定經(jīng)驗統(tǒng)計法的貫入阻力控制限值為5MPa。碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定采用統(tǒng)計法決定層面直接鋪筑允許間隔時間的方法就是在現(xiàn)場倉面實測貫入阻力---歷時關(guān)系，當貫入阻力為5MPa時所對應(yīng)的歷時，就是層面連續(xù)直接鋪筑允許間隔時間。2．實際測定法對大型重要工程，必須采用工程使用材料和結(jié)合工程實際工況，按下列步驟確定層面貫入阻力控制值。碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定照片12.5-2JFT-11型500N手持貫入阻力儀碾壓混凝土壩層間允許間隔時間的測定倉面的環(huán)境條件比室內(nèi)標準試驗條件復(fù)雜得多，氣溫、日光直射、風速變化加劇了水分蒸發(fā)，表面遮蓋、噴霧等一系列不定條件，均影響層面漿體的貫入阻力值。但是，不論外界條件如何變化，同一碾壓混凝土拌和物漿體對外力的阻抗能力應(yīng)該是基本一致的。所以，不同環(huán)境條件下具有相同貫入阻力值的層面漿體，應(yīng)有相同的層面膠結(jié)作用。當實測層面貫入阻力大于控制值時，就應(yīng)該停止直接鋪筑，進行層面處理。（二）現(xiàn)場實時檢控層面質(zhì)量的方法1．從運到施工現(xiàn)場的碾壓混凝土拌和物中篩取砂漿試樣40升。

碾壓混凝土層間原位直剪試驗（平推法）

《水工混凝土試驗規(guī)程》（SL352-2006）7.8“混凝土與巖基和碾壓混凝土層間原位直剪試驗（平推法）”，用于壩體混凝土與巖體接觸面，碾壓混凝土自身和層間結(jié)合的原位抗剪斷強度試驗。試驗原理和結(jié)果處理與“混凝土抗剪強度試驗”相同。試驗采用的加荷、傳力、量測儀器設(shè)備及儀器安裝、布置、測試方法等均按《水利水電工程巖石試驗規(guī)程》（SL264）規(guī)定進行。直剪試驗采用平推法，正應(yīng)力和剪應(yīng)力直接施加在碾壓混凝土層面上。當沿層面進行剪斷時稱抗剪斷試驗。剪斷以后，沿前斷面繼續(xù)進行剪切試驗稱抗剪試驗，又稱摩擦試驗。進行建筑物抗滑穩(wěn)定計算的參數(shù)主要是抗剪斷試驗提供。碾壓混凝土層間原位直剪試驗一、試體制備1．試體的試驗層面，應(yīng)具有施工實際代表性?？稍诂F(xiàn)場試驗體上或建筑物頂部的合適層面選取。2．同一組試體，數(shù)量4～5塊，需在同一高程的相同碾壓混凝土層面上，層面條件力求一致，盡量接近建筑物層面的工作條件。3．每塊試體的面積不小于0.5m×0.5m，高度略大于邊長的2/3，試體間的凈距應(yīng)不少于1.5倍試體的最短邊長，以免加荷變形互相影響。一組試體的試區(qū)開挖面積，宜不少于2.5m×8.0m。碾壓混凝土層間原位直剪試驗4．試區(qū)開挖，應(yīng)待碾壓混凝土強度大于10MPa后，再按預(yù)定布置，人工鑿除試體四周，直至試驗層面。另在試驗需放水平千斤頂?shù)奈恢?，繼續(xù)下挖安放水平千斤頂槽，挖槽尺寸以能放置水平千斤頂為度。全部開挖不允許放炮，嚴防試體擾動。5．完成試區(qū)開挖后，在試體受推方向兩側(cè)適當位置，用手風鉆各鉆2個直徑50mm，深1.5m～2.0m的錨筋孔，將合適的錨筋用水泥砂漿埋固孔內(nèi)，以供連接施加垂直荷載的反力裝置。6．將試件受力面及坑壁為水平千斤頂反力座的碾壓混凝土表面，用鋼絲刷洗刷干凈，并用合適的水泥砂漿修補平整。另在試體兩側(cè)靠近剪切面的四個角點處，用砂漿埋固好測量試體位移的標點。碾壓混凝土層間原位直剪試驗7．完成上述準備工作，向試坑內(nèi)沖水，以使試體及其基層飽和，直至試驗前抽水。試體的試驗齡期按設(shè)計規(guī)定，一般采用90d。二、主要儀器設(shè)備與安裝1．試驗前應(yīng)對所有儀器設(shè)備、測表支架、千斤頂、測表、壓力表、滾軸排等進行檢查或率定，確認可靠后才能使用。2．按要求標出垂直及剪切荷載的安裝位置，首先安裝垂直加荷系統(tǒng)，然后剪切加荷系統(tǒng)與測量系統(tǒng)。3．垂直加荷系統(tǒng)安裝碾壓混凝土層間原位直剪試驗

安裝前，在試件頂面鋪一橡皮墊板，在墊板上放置具有足夠剛度的傳壓鋼板，并用水平尺校平。然后依次在傳壓鋼板上安放滾軸排、鋼墊板及液壓千斤頂、傳力柱、上橫梁、拉桿并與預(yù)埋錨桿相聯(lián)結(jié)。整個垂直加荷系統(tǒng)必須與剪切面垂直（可用水平尺和鉛球吊線校核），垂直合力應(yīng)通過剪切面中心。4．水平荷載系統(tǒng)的安裝安裝水平千斤頂時，須嚴格定位見圖12.6-1。水平推力應(yīng)通過預(yù)定的剪切面（層面），當難以滿足要求時，著力點距剪切面的距離應(yīng)控制在試體邊長（沿推力方向）的5%以內(nèi)，且每次試驗時，對這一距離都應(yīng)進行實測記錄，以供分析試驗數(shù)據(jù)時用。碾壓混凝土層間原位直剪試驗圖12.6-1水平千斤頂安裝5．測表的布置與安裝（1）在試體兩側(cè)靠近剪切面的四個角點處，至少布置水平向和垂直向測表各1支（共8只），以便測量試體的變形，見圖12.6-2。碾壓混凝土層間原位直剪試驗圖12.6-2測表分布及安裝

碾壓混凝土層間原位直剪試驗（2）測量變形的測表支架，應(yīng)牢固安放在支架座上，支架座應(yīng)置于變形影響范圍以外，支架座可采用兩根槽鋼梁固定在試體兩側(cè)的層面上。（3）支架固定后，安裝測表。測表應(yīng)注意防水、防潮。所有測表及標點要嚴格定向，初始讀數(shù)要調(diào)整適當。三、試驗步驟（一）垂直荷載施加方法1．在每組4～5個試體上，分別施加不同的垂直荷載，其中最大垂直荷載，不小于設(shè)計應(yīng)力為宜。各試體的垂直荷載分配，可取最大垂直荷載四～五等分（由試體數(shù)量定）按等分級差遞增。

碾壓混凝土層間原位直剪試驗2．每個試體的預(yù)定施加垂直荷載，分4～5級施加。加荷用時間控制，每5min加一級。加荷后立即讀取垂直位移，5min后再讀一次，即可施加下一級荷載。加到預(yù)定荷載后，仍按上述規(guī)定讀取垂直位移，當連續(xù)兩次垂直位移讀數(shù)之差不超過1%mm時，即視穩(wěn)定，可以開始施加水平荷載。（二）水平（剪切）荷載施加方法（1）開始應(yīng)按預(yù)估最大剪切荷載的1/10分級均勻等量施加。當所加荷載引起的水平位移為前一級荷載引起位移的1.5倍時，加荷分級改為1/20施加，直至剪斷。荷載的施加方法以時間控制每5min加荷一次，每級荷載施加前后各測讀一次水平位移。臨近剪斷時，應(yīng)密切注視和測記壓力變碾壓混凝土層間原位直剪試驗化與相應(yīng)的水平位移（壓力和位移同步觀測）。在全部剪切過程中，垂直荷載應(yīng)始終控制在預(yù)定的垂直荷載加荷精度范圍內(nèi)。（2）抗剪斷試驗結(jié)束后，檢查、調(diào)整各項設(shè)備和儀表，用同一方法沿剪斷面進行抗剪（摩擦）試驗。水平荷載可參考抗剪斷試驗終止點穩(wěn)定值進行分級。（3）試驗過程中，凡碰表、調(diào)表、換表、千斤頂漏油、補壓，試體松動、掉塊、出現(xiàn)裂縫等情況均應(yīng)詳細記錄。（4）全組試驗結(jié)束，翻轉(zhuǎn)試體，測量剪切面積。對剪切面的物特征：破壞型式、膠結(jié)密實性、起伏情況、擦痕范圍等，詳加描述和錄像反映層面破壞情況。碾壓混凝土層間原位直剪試驗四、試驗要點本試驗的主體是現(xiàn)場預(yù)留試驗塊，試驗加荷裝置是現(xiàn)場安裝的，因此試驗結(jié)果的準確度受現(xiàn)場因素影響很大，所以工程質(zhì)量檢測人員應(yīng)特別重視以下五點：1．施力方向應(yīng)與預(yù)留試驗塊幾何軸線一致。預(yù)留試驗塊是本試驗的主體，層面為基準面，長向和寬向軸線的交點為原點，水平荷載通過層面施加，法向荷載垂直層面并通過原點與層面正交。2．理論上水平荷載應(yīng)沿面施加，實際操作會有困難，但是偏心距不得大于邊長（剪切方向試件邊長）的5%，以減少附加彎距對剪切面應(yīng)力分布的影響。3．為