碾压混凝土性能检测

许
30
间
隔
20
时
10
间
0
的
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
测
t-历时 （ h）
定
图12.5-3 层面粘聚力与历时关系试验结果
（四）与渗透性的关系
碾
两个工程抗渗等级试验结果表明，层面间隔8h以 后抗渗等级
压 明显下降，见表12.5-1。
混
凝
表12.5-1 不同层面间隔时间抗渗等级试验结果
仪
碾
仓面的环境条件比室内标准试验条件复杂得
压 多，气温、日光直射、风速变化加剧了水分蒸发，
混 表面遮盖、喷雾等一系列不定条件，均影响层面
凝
土 浆体的贯入阻力值。但是，不论外界条件如何变
层
间
我国1994年制定《水工碾压混凝土施工规范》（SL53-
允
许 94）规定：“连续上升铺筑的碾压混凝土，层间允许间隔
间 时间，应控制在混凝土初凝时间以内”。因为对碾压混凝土
隔
时 初凝时间的含义尚不明确，而且就是在初凝时间前铺筑上层
间 的
碾压混凝土，层面处力学性质是如何变化也不清楚。所以，
测 2000年发布《水工碾压混凝土施工规范》（DL/T5112-
间 允
层面粘结强度也不能恢复。层面一定要保持潮湿状态，
许 否则层面干燥将终止浆体水化和粘附膜生成。
间
隔
层面粘附力由粘附膜作用和骨料嵌入浆体摩阻力
时 间
组成。研究碾压混凝土层面质量就是寻找一种判断层面
的 粘附力的方法。
测
定
碾
（三）贯入阻力法测定碾压混凝土胶砂的凝结与硬化
压
混
大量试验表明，混凝土的凝结表现在加水后水泥凝胶
土 坝
当贯入阻力为5MPa时所对应的历时，就是层面
层 间
连续直接铺筑允许间隔时间。
允 许
2．实际测定法
间 隔
对大型重要工程，必须采用工程使用材料和
时 间
结合工程实际工况，按下列步骤确定层面贯入阻
的 力控制值。
测
定
碾
（1）拌制施工配合比碾压混凝土，测定：
压
混
1）贯入阻力---历时关系。
凝
土
2）不同历时，含层面碾压混凝土轴拉强度，粘
定 2000）不再提初凝时间，而提出：
碾
直接铺筑允许时间，垫层铺筑允许时间和冷缝。
压 如何确定这些时间，规范比较笼统，只提到综合考虑
混 各种因素，经试验确定。
凝
土
一、层面结构和浆体胶结
坝 层
（一）层面断口分析
间
从不同层面间隔时间浇筑的碾压混凝土层面拉断
允 许
和剪断破坏状态分析，间隔时间短的层面，破坏面凹
凝 定历时，直线出现一个拐点，直线斜率变陡，增长速度增
土 坝
加。按常规出现拐点的历时称为初凝时间，贯入阻力达到
层 28MPa的历时称为终凝时间。
间 允
碾压混凝土初凝时间只是根据水泥胶凝材料水化，由凝
许 胶变为结晶时物理量突变来确定的，没有考虑层间亲合力，
间 隔
与层面力学特性和渗流特性变化没有直接联系，显然用初
相 和物表观密度测定”进行。现场表观密度测定,是用表面
对 型核子水分密度计，在已碾压完毕20min的碾压混凝土
压 实
层面，实测结果作为现场压实表观密度。按《水工混凝
度 土试验规程》(SL352—2019)7.11“现场碾压混凝土表
检 观密度测定”进行。
测
碾 压
测得的两种表观密度主要用于计算相对压实度。
间
允 力增加，而轴拉强度、粘聚力和抗渗性则降低， 这
许 间
是一个不争的事实。从设计角度，可以提出一个允
隔 许降低下限，在此限以上层面的各项性能是能够被
时
间 大坝结构安全所接受的，以此下限作为层面质量控
的
测 制标准。
定
碾
连续浇筑的碾压混凝土，如果坝体结构设计安全
压
混 系数认可层面各项性能比本体降低15%是可以接受的。

图12.4-1 碾压混凝土芯样的表观密度和抗压强度
碾压混凝土从拌和到碾压完毕最长时间不宜超过2h。每
碾 压
个浇筑升层碾压后的表面为层面，再浇筑碾压混凝土就是含
混 层面碾压混凝土。大量试验和现场观测表明，含层面碾压混
凝
土 凝土的性能均低于本体，不管层面环境条件如何和间隔时间
坝 长短，时间愈长，性能愈差。
凝 土
化，水泥浆上浮，形成层面，浆层厚度约3-5mm。浆
坝 层凝结前在其上铺筑碾压混凝土，再次被碾压时，由
层 间
于液化作用上层碾压混凝土中的骨料下沉，与层面接
允 触，有较好的胶结、嵌固和啮合作用。所以本体和层
许 面有较好的连续性；当浆层凝结后在其上铺筑碾压混
间 隔
凝土，再次被碾压时，在垂直振动力作用下，不可能
土
坝 层
层面间隔时间 （h）
层面状况
抗渗等级
NO.1
NO.2
间Baidu Nhomakorabea
0
本体
W8
W6
允 许
4
W8
间
6
W6
隔
8
W8
时
12
不处理
W4
间 的
16
W6
测
24
W4
定
48
W2
碾
压
三、贯入阻力与层面特性的关系
混
凝
层面砂浆的贯入阻力与层面特性的关系是通过贯
土 坝
入阻力---历时关系，轴拉强度---历时关系和粘聚力
层 ---历时关系三者联系起来。随着历时增长，贯入阻
凝 土
体由凝聚结构向结晶网状结构转变时有一个突变。这一
坝 理化现象被多种物理量测定表现出来。用测针测定胶砂
层
间 贯入阻力也存在一个突变点。因此采用贯入阻力法来测
允 许
定碾压混凝土凝结过程。
间 隔
碾压混凝土凝结过程测定是套用普通混凝土凝结时间
时 测定的贯入阻力法。两者的区别是普通混凝土初凝时间
间 的
测针直径为11.2mm(100mm2面积)，碾压混凝土初凝
压混凝土轴拉强度比本体降低15%，历时24h，降低45%，见
定 图12.5-2。
M-含层面轴拉强度与本 体轴拉强度比 （ %）
碾
100
压
90
M=F （t） 1
混
80
凝
土
70
坝
60
层 间
50
统计试验组 数：24 工 程名称：岩滩，普定 ，大朝山，龙滩
40
温度：20±30C
允
许
30
间
20
隔
10
时
间
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
时 使骨料沉入到浆层中发生胶结、嵌固和啮合作用，本
间 的
体与层面连续性较差。因此，层面浆体凝结状态将直
测 接影响层面胶结性能。
定
碾
压
上层底部骨料与层面浆体接触，间隙由凝胶析出的
混 凝
氢氧化钙所填充，形成粘附膜。粘附膜从浆体水化开始
土 就产生，随着时间增长而减弱。粘附作用减弱，粘附作
坝
层 用减弱到一定限值，再复盖碾压混凝土，即使长期养护，
间
的 此值就是现场层面质量控制限值，超过此限值不允许
测 定
浇筑，层面应进行处理。
碾
四、现场实时检控层面质量的方法
压
混
（一）贯入阻力控制值的选定
凝
土
层面质量贯入阻力控制值由两种方法确定：
坝
层
1．经验统计法
间 允
统计样本取自岩滩、普定、大广坝、大朝山和龙
许 滩五个工程试验资料统计数据。由图12.5-2、图
时 凝时间来控制层面质量是不够的。
间 的
二、层面外露时间与其力学和渗透特性的关系
测
碾压混凝土拌和出机后，经运送、摊铺到碾压
定
碾
结束形成层面，再浇筑上层碾压混凝土，不论间隔时间多
压 混
少，都构成含层面碾压混凝土，其力学和抗渗性能都将降低。
凝
（一）与抗压强度的关系
土 坝
由于立方体试件端面约束，试件破坏呈锥形。试件中部
现场碾压混凝土性能检测
碾 压
碾压混凝土拌和物表观密度测定分试验表观密度测定
混 和现场表观密度测定两种。试验表观密度测定，对配合
凝 比设计计算各种原材料用量，所得表观密度进行校核，
土 提供碾压混凝土配合比设计理论表观密度。试验按《水 现 场 工混凝土试验规程》(SL352－2019)6.2“碾压混凝土拌
允
18
温度：20±30C
16
许
14
间
12
隔
10
时
8
间
6 4
的
2
测
0
定
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
t-历时 （ h）
图12.5-1 贯入阻力与历时关系试验结果
碾
图12.5-1的特征是：贯入阻力---历时关系由两段直线组
压 混
成，水化初期贯入阻力值较低，增长速率也较缓慢，至一
层 留下一个未完全破坏的锥形体，而层面就在此锥形体内，所以
间 层面对抗压强度的影响不明显。与碾压混凝土本体相比，抗压
允 许
强度降低不超过5%～8%，可不予以注意。
间
（二）与轴拉强度关系
隔
时
层面外露时间对含层面碾压混凝土轴拉强度有显著性影
间 响，外露时间愈长，轴拉强度降低愈多。历时8h，含层面碾
的 测
许 间
层面外露时间对粘聚力有显著性影响，粘聚力
隔 时
与历时关系试验结果见图12.5-3。
间
的
测
定
K-层面粘聚力c’与本 体粘聚力c’比 （ %）
碾
压
100
混
90
K=F （ t） 2
凝
80
土
70
坝
层
60
间
50
统计试验组 数：31
允
工 程名称：岩滩，普定 ，大广坝 ，大朝山，龙滩
40
温度：20±30C
间 的
粘聚力变化幅度要比抗滑摩阻力大许多。如果施工
测 中采取合理的质量控制措施，层面间隔时间和状况
定 对层面抗滑摩阻力的影响已处于次要地位。
碾
压
粘聚力既受材料配合比影响，也受施工过
混
凝 程的影响，如层面间隔时间、层面处理方法等。
土
坝 层
综上所述，采用粘聚力反映层面状况对抗
间 允
剪强度的影响更为直接。在标准试验条件下，
坝 1000N高精度贯入阻力仪见照片1。
层
间
允
许
间
隔
时
间
的
测
定
照片12.5-1 JFT-21型1000N高精度贯入阻力仪
碾
用高精度贯入阻力仪测定12个碾压混凝土配合比，贯入阻
压
力与历时关系见图12.5-1。
混
凝
30
28
土
26
坝
24
Rs-贯入阻 力（ MPa）
层
22
12个RCC配合比
间
20
外加剂：JM-2，ZB-1，MASTER
混 相对压实度是评价碾压混凝土压实质量的参数。
凝 试验研究表明，碾压混凝土的压实表观密度必须
土 现
压实到配合比设计理论容重的97%以上，碾压混
场 凝土才具有结构设计强度，见图12.4-1。因此，
相 对
《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112－
压 2000)规定，对于建筑物的外部碾压混凝土，相
实 对压实度不得小于98%；对于内部碾压混凝土，
间
隔 12.5-3和表12.5-1层面各项性能降低15%时，
时 间
t0=8h。五个工程贯入阻力—--历时关系曲线统计结
的 果见图12.5-1，查图12.5-1，当t0=8h时，贯入阻
测 定
力Rs=5MPa由此确定经验统计法的贯入阻力控制限
值为5MPa。
碾
压
采用统计法决定层面直接铺筑允许间隔时间
混
凝 的方法就是在现场仓面实测贯入阻力---历时关系，
凝 土
由图12.5-2和图12.5-3曲线上可以得到降低15%所对
坝 应的历时t0(两者选小者)。由t0查贯入阻力---历时曲
层
间 线，得t0对应的贯入阻力值，此值就是现场层面质量
允 许
控制限值，超过此限值不允许浇筑，层面应进行处理。
间 隔
可以得到降低15%所对应的历时t0(两者选小者)。由
时 t0查贯入阻力---历时曲线，得t0对应的贯入阻力值，
间 凸不平，粗骨料间的空隙被砂浆填充，而间隔时间长
隔 时
的层面，破坏面沿层面断开，表面光滑，层面处粗骨
间 料无啮合。由此说明，碾压后层面浮出部分砂浆，其
的 塑性与层面特性、嵌固和胶结作用密切相关。因此，
测 定
研究的着眼点集中到碾压混凝土中水泥胶砂的凝结和
硬化上。
碾 压
（二）层面浆体的胶结
混
振动碾施振于碾压层，随着碾压遍数增加遂步液
的
t-历时 （ h）
测
定
图12.5-2 轴拉强度与历时关系试验结果
碾 压
（三）与抗剪强度关系
混
碾压混凝土抗剪强度可通过库伦方程计算
凝
土
cf
（12.5-1）
坝 层
式中 τ —剪应力，MPa；
间
c— 粘聚力，MPa；
允 许
—f摩 擦系数；
间 隔
σ —法向应力，MPa。
时
试验表明，对于给定的碾压混凝土，其层面上的
测 和终凝时间测针采用统一测针直径5mm(20mm2面积)。
定
由于测定碾压混凝土贯入阻力的测针直径变小（面积相差5
碾 倍），再将普通混凝土贯入阻力仪（分辨率为5N）用于测定碾
压 压混凝土贯入阻力，显然仪器精度是不够的。为此，研制了高
混 凝 土
精度贯入阻力仪。测力部分采用电子测力传感器，力值显示采 用LCD数码显示，测力精度为±1%，分辨率0.1N。JFT-21型
坝 聚力和渗透性与本体的关系。
层
间
（2）确定
允 许
1）层面各项性能允许降低值
间 隔
2）层面贯入阻力控制值
时
为现场仓面质量检控，研制了JFT-11型500N手
间 的
持式贯入阻力仪见图片12.5-2，其技术规格与JFT-
测 21型1000N高精度贯入阻力仪相同。
定
碾
压
混
凝
土
坝
层
间
允
许
间
隔
时
间
的
测
定
照片12.5-2 JFT-11型500N手持贯入阻力
度 检
相对压实度不得小于97%。
测
碾
压
混 碾压混凝土相对压实度按下式计算：
凝
土
现 场
K Dc100 (12.4-1) Dm
相
对
压 式中 Ｋ——相对压实度，%；
实
度
Dc——现场压实表现密度，kg/m³。
检
Dm——配合比设计理论表观密度，kg/m³。
测
碾 压 混 凝 土 现 场 相 对 压 实 度 检 测