沥青混凝土防渗层圆盘蠕变特性试验研究

郝英泽

(黑龙江省庆达水利水电工程有限公司，哈尔滨 150080)

1 概 述

大坝防渗面板作为第一防渗层，蓄水期需承受温度、水压、风荷载等变化。为防止面板层开裂，目前国内试验方法是制作标定条件下的沥青混凝土圆板，其中点挠度承受1/10的变形结构保持稳定[1]，则说明该沥青混凝土的柔性变形能力较强。通过圆盘不同尺寸试件测定中心点的应变，可更好的评价沥青混凝土的变形能力，在工程实践中具有重要意义。

2 蠕变理论

2.1 蠕变影响因素

蠕变是应力不变，材料应变随时间变化发生递增，反应材料尺寸的稳定性和长期负载能力[2]。蠕变受温度和外力共同作用，温度升高，蠕变速率、幅度增大。温度增加使分子运动速度加快，蠕变速率提高；外力作用时间越久，蠕变变化越明显。

2.2 蠕变典型曲线

起始阶段为弹性变化阶段，瞬时弹性形变后材料应力应变同步变化，此后阶段应变匀速增加，增速由缓至急，最后阶段加速递增，达到破裂点。典型蠕变曲线，见图1。

图1 典型蠕变曲线

2.3 蠕变经验公式[3]

(1)

2.4 蠕变理论和弹性力学在求解圆盘试验中的应用

圆盘试验是在恒定水压力作用下，挠度随时间变化产生裂缝和漏水现象。在同温度下，水压力可当做静力作用和时间蠕变的叠加，圆板受力后的径向、周向正应力为定值，瞬时应变后应变不断增加。

3 沥青混凝土圆盘试验[4]

3.1 试件选择

在设计配合比下碾压成型沥青混凝土，碾压时间>30min，将170℃±5℃的热混合料装入圆形模具，冷却后脱模，成型直径60cm、高度为5cm的圆盘试件。

3.2 圆盘试验方法

开始试验前先对下部机架进行排气，然后缓慢加水压，记录半径三等分架上百分表读数，直至圆盘变形至裂缝或漏水。在三等分点测量圆盘变形挠度，见图2。

3.3 圆盘蠕变特性试验结果

文章进行3个温度下的圆盘蠕变特性试验，2℃的圆盘试验水压力为0.12MPa,11℃的圆盘试验水压力为0.07MPa，25℃的圆盘试验水压力为0.01MPa[5]。圆盘试验过程及结果(2℃)，见表1；圆盘试验过程及结果(11℃)，见图2；2℃时圆盘试验挠度过程曲线，见图3；11℃时圆盘试验挠度过程曲线，见图4；25℃时圆盘试验挠度过程曲线，见图5。

图2 在三等分点测量圆盘变形挠度

表1 圆盘试验过程及结果(2℃)

表2 圆盘试验过程及结果(11℃)

续表2 圆盘试验过程及结果(11℃)

图3 2℃时圆盘试验挠度过程曲线

图4 11℃时圆盘试验挠度过程曲线

表3 圆盘试验过程及结果(25℃)

续表3 圆盘试验过程及结果(25℃)

图5 25℃时圆盘试验挠度过程曲线

文章只展示25℃圆盘试验裂缝和渗水影像材料。25℃圆盘试验裂缝发生，见图6；25℃圆盘试验漏水，见图7。

图6 25℃圆盘试验裂缝发生

图7 25℃圆盘试验漏水

4 结 论

文章基于蠕变特性原理及在圆盘试验中的应用，对沥青混凝土面板变形试验进行研究，分别计算沥青混凝土在不同温度时的圆盘试验结果，得出不同温度下的挠度-时间曲线，综合认为随着温度升高，三者应变均明显增大，中心点的最大弯拉应变在2℃和11℃大于小梁弯曲的，25℃时的柔性试验中心点最大弯拉应变小于小梁弯曲的。