水库大坝沥青混凝土面板工程质量检测与评价

摘要：文章以实际工程为例，对工程的具体情况进行了介绍。该水库大坝沥青混凝土面板经过多年的运行，沥青面板出现了老化的情况，面板的表面出现了很多的裂缝，影响了工程的安全。为了保证工程质量，需要对工程面板质量进行检测，并做好评价工作。

关键词：水库大坝；沥青混凝土面板；工程质量检测；工程质量评价；水利工程 文献标识码：A

中图分类号：TV641 文章编号：1009-2374（2016）21-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.055

1 工程概况

某水库是一座以防洪和灌溉为主的大型水库，大坝为沥青混凝土斜墙砂砾石坝，坝顶设计长度为432m，坝体的高度为49.2m，坝顶的宽度为6m，设计库容为3.024亿m3。下游为1∶1.8、1∶1.9，上游坝坡为1∶2.0，坝基使用的是深厚层砂砾石，使用混凝土防渗墙进行施工。坝体结构为沥青混凝土防渗斜墙结构。工程经过长时间的运营，在沥青混凝土面板出现了比较多的裂缝，对大坝的安全运行造成了比较大的影响，需要对沥青混凝土面板工程质量进行检测。

2 工程质量的检测

2.1 质量检测的基本方案

对沥青混凝土面板工程质量进行基础检测，为了确保检测的效果真实可靠，选择水下区、水位变化区以及水上区3个不同的水位高程作为检验地段，其中桩号为

0+050、0+200、0+325，对这9个部位实行现场钻孔取芯，另外在5个部位挖掘沥青混凝土板块，长度与宽度都是30cm。观察现场取得的芯样板与板块外观，对各层面粘结的实际状况进行分析，然后再检验芯样板与板块的基本性能。

2.2 质量检测的主要内容

（1）观察并描述芯样板、板块外观与各层面粘结实际情况；（2）对检测部位沥青混凝土密度进行试验；（3）对试验的高程水位与桩号实行抽提试验，并对混凝土中的沥青基本含量以及材料组成进行综合检测；（4）通过针入度、延度以及软化点3大指标对已经抽提出的沥青含量以及矿料组成部分进行试验；（5）采用斜坡流淌试验对沥青混凝土的各项材料指数进行观测；（6）结合马歇尔稳定度及流值试验对沥青混凝土稳定性进行检测；（7）使用渗透系数试验进行混凝土渗透性测试；（8）进行劈拉强度试验检查混凝土抗裂能力；（9）进行小梁抗弯试验检测混凝土抗弯强度。

3 观察并分析检验结果

对3个不同水位高程部位的沥青组成部分以及混凝土原材料的物理力学性能进行试验。

3.1 对沥青混合材料密度进行实验

根据实验结果显示，水上区的沥青混合料密度大于水位变化区密度，而水位变化区沥青混合料密度大于水下区密度。由于水下区域水位变化区的沥青混合料经常受到水浸泡，所以这两个高程部位的沥青混合料密度相对较低。

3.2 采用抽提方式进行检验

在试验的过程中采用抽提方式对沥青混合料进行抽提试验，即通过抽提试验分离沥青混合料的组成部分，从而检验沥青混合料沥青含量与矿料组成部分。通过抽提试验检验得出，水上位沥青混合料沥青含量是7.36%；水位变化区沥青混合料沥青含量是7.70%，水下区沥青混合料沥青含量是7.80%，即水下区沥青含量大于水位变化区沥青含量，而水位变化区沥青含量则大于水上区沥青含量，但是水上区、水位变化区以及水下区的沥青含量都比试验级配标准含量值低，表明沥青混合料里树脂以及油分都受到了一定的损害，且沥青混凝土已经逐渐老化。

3.3 对沥青混合料进行斜坡流淌实验

对沥青混合料进行斜坡流淌实验来检验在高温环境下沥青斜墙抗破坏变形能力，主要是检验沥青混合料的基本稳定性。根据实验结果显示，3个不同水位高程的流淌平均值都比2.00mm大，且比标准设计的流淌值以及实验流淌指标值大。分析3个水位的斜坡流淌平均值，得出水上区斜坡流淌值小于水位变化区流淌值，而水位变化区流淌值小于水下区斜坡流淌值，主要是由于水上区与水位变化区的材料经常受到紫外线的照射，使得沥青油分以及树脂都明显减少，从而加速沥青混合料

老化。

3.4 通过马歇尔稳定度试验检测沥青混合料稳定性

采用马歇尔稳定度试验方式对塑性流动抵抗性进行检验。马歇尔稳定度可以分为标准马歇尔稳定度试验、浸水马歇尔稳定度试验。其中浸水马歇尔稳定度试验主要是对沥青混合料塑性流动抵抗性进行检验，并对水稳定性进行检测。

根据试验结果显示这3个水位高程稳定度平均值在5.45～6.9kN范围内，比原有室内试验稳定度值低，但比设计防渗层稳定值大。结合试验结果分析，水上区沥青混合料稳定度大于水位变化区稳定度，而水位变化区稳定度大于水下区沥青混合料稳定度。结合进水残留稳定度计算公式可以得出水上区的沥青混合料残留稳定度是98.5%，水位变化区混合料残留稳定度是95.7%，水下位混合料残留稳定度是85.5%，根据实验指标表明，水上区与水位变化区的稳定性相对于水下区稳定好，通过总体检测参数表明水稳定性能相对良好。

3.5 检验沥青混合料的总体渗透系数

检验沥青混合料抗渗性能的主要标准是沥青混合料渗透总体系数，对水位高程与桩号进行检验，共分为4组试件试验，检验得出4组试件的渗透系数在6.7×10-6～

6.8×10-6cm/s范围内，比原设计渗透系数标准要求大，并且准则要求的标准指标大，这代表着沥青混合料已经逐渐老化，使得沥青混合料抗渗性有所降低。水库防渗的主要系统是沥青混凝土面板，当混凝土面板抗渗性降低时可能会影响水库大坝的正常运行。

3.6 采用劈裂抗拉检测混合料抗拉强度

通过劈裂抗拉试验来检验沥青混合料的总体抗拉强度，再结合应力应变关系曲线计算出拉应变与变形模量。经过试验表明，3个水位高程与3个不同桩号部位的劈裂抗拉强度在0.33～0.43MPa范围内，通过斜墙三维非线形有限元分析结果得出，当温度急剧下降时，面板最大主应力则为0.52MPa，相对于沥青混合料的劈裂抗拉强度大。而当处于冬季平均温度下时，检验得出面板最大主应力是0.32MPa，数值接近混合料的劈裂抗拉强度。试验显示面板混凝土劈裂抗拉强度相对低，面板薄弱部分极有可能产生破裂。

3.7 对混合料小梁抗弯性进行检验

沥青混合料的低温抗裂性与可绕性可以通过小梁抗弯基本性能体现出来，对3个水位高程抗弯性进行试验，并分别测量试件的挠跨比与弯拉模量以及抗弯拉强度最大弯拉应变等，各组数据如表1所示。

通过表1可以看出，水下区弯拉应变值与挠跨比小于水位变化区数值，而水位变化区弯拉应变值与挠跨比小于水上区数值，且水下区的挠跨比值比设计挠跨比基本指标小，这表明混凝土应变能力相对较差，当面板产生变形时就有可能出现裂缝。沥青混凝土挠跨比比值比设计挠跨比小这是由于沥青原材料质量不达标，从而导致混凝土挠跨比没有满足设计要求指标，再加上长期的运行面板沥青混合料的老化程度加剧，混凝土挠跨比也有所下降。水上区的老化程度比水位变化区老化变化程度大，而水位变化区老化变化程度比水下区老化变化程度大。

4 评估混凝土面板的质量

（1）由于面板沥青混合料受到紫外线的照射，因此沥青油分与树脂含量明显减少，沥青质有所增多，沥青混合料老化程度逐渐增大，这体现在混合两抗渗性能与混合料强度以及挠跨比等指标上，并且水上区老化程度大于水位变化区，而水位变化区老化程度大于水下区；（2）根据实验结果显示，面板沥青混凝土劈裂抗拉强度都相对低，在外界条件影响下可能会致使面板产生开裂现象；（3）检测数据表明，水库大坝沥青混凝土由于原材料质量与运行老化等因素，使得大坝各项参数难以达到标准，影响大坝的正常运行。

5 结语

总而言之，在水库大坝施工中沥青混凝土防渗斜墙面板可以满足土石坝的不均匀沉降变形，并且维护比较方便。不过经过长期运行，面板会出现龟裂和老化的情况，分析沥青混凝土面板性能指标可以及时进行加固处理，并有效保证混凝土面板工程的质量。

参考文献

[1] 郝巨涛，丁德全，黄昊，傅元茂.半城子水库沥青混凝土面板坝的现状及相关问题探讨[J].水力发电，2006，（5）.

[2] 吴立新.峡口水库沥青混凝土面板的施工与试验[J].石油沥青，2002，（1）.

[3] 刘增宏，郝巨涛.宝泉抽水蓄能电站沥青混凝土面板斜坡稳定性研究[J].中国水能及电气化，2010，（5）.

作者简介：刘建文（1993-），男，广东清远人，广东省水利水电科学研究院助理工程师，研究方向：水利水电工程。

（责任编辑：小 燕）