1929年 ,美 国索推理大坝首 次应用 沥 青混凝 土防渗材料 ;1937年 ,阿尔及 利亚修 筑 的 EL.Ghrib大坝将沥青混凝 土面板作 为 防渗结构 ;1949年 ,葡萄牙修 筑的 Valede Caio大 坝首次将沥青混凝 土心墙作 为附加 防渗体 _lJ。我国的第一座沥青混凝土心墙防 渗 大坝是 1973年建成 的吉林 白河大 坝 ,其 心墙高度为 24.5m,心墙厚 度为 0.15m。沥 青 混凝土是水工建筑 物防渗系统 的主要用 料 ,尤其广 泛应用 于土石 坝心墙 材料。水工 沥青混凝土与公路 沥青混 凝土 的不 同之处 在 于 :公路材料配 比中粗骨料多些 ,其孔隙 率一般在 5%~10%;水工材料位于坝体 内 部 ,配 比设计 中沥青和细骨料 的用量 多些 , 其孔 隙率一般 小于 3%。通过分析防渗材料 特 点和 国内外研究 现状 ,得 出沥青 混凝 土 作 为土石坝心墙防渗材料有以下优点12-31: (1)水 工沥 青混凝 土 的渗透 系数一 般 小于 10 em/s,具有良好的防渗漏新能; (2)此 材料 可随坝 体变形 ,抗 拉 、抗 压 应 变比值 最大可达 5%,变形性能 良好 ; (3)能与坝体很好 的结合 ,大坝 整体性 良好 ;(4)在地震波等载荷 的冲击下 ,有很 好 的抗剪 强度 ,抗疲 劳能力 较高 ; (5)粘塑性和粘结性很好 ,不易 出现裂 缝 ,在 自重和压力作用 下 ,裂缝还有 自我修 复的能力。 随着坝高的不断增加 ,心墙的安全稳 定性 至关重要 ,因此研究 水工建筑 物沥青 混凝 土力学性能迫在 眉睫。从 国内外研 究 进 展来看 ,5.0℃左右 的沥青混 凝土 三轴试 验还较少 ,但新疆 阿克苏地区温度较低 ,因 此研究 低温条 件下 的力学 性能很 有意 义 ; 虽然三轴试验成 果较 多 ,但是对 于加载速 率和成型方法对力学性 能影响 的研究 结果 还不多见 。本文基于三轴试验 ,对沥青混 凝土心墙进行研 究 ,得出击实成 型、静压成 型实验结果 ,以及加 载速率对 沥青 混凝土 力学性能 的影响 。 1水工沥青混凝土配 比设计 沥青混凝 土一般是在高温 下经密实碾 压并冷却后形成 的,其主要包括 :沥青结构 、 矿质骨架 、沥青矿粉等成分。沥青是一种高 分子碳氢化合物及其衍生物组成的混合物 , 常温下为黑色固体或半 固体 ,具有 良好 的粘 性 、塑性 、抗腐 蚀性 。矿质骨架 又包括粗骨 料 、细骨料 、填料 ,通常粗 骨料 的粒径 大于 2.5mm,细骨料粒径在 0.075mm一2.5mm之 间 ,填料的粒径一般小于 0.075mm 。 水工沥青混凝土是制备 比公路沥青混凝 土更为严格,对矿料级配、称重精度、拌合温 度、均匀性等均有严格规定。各环节的温度控 1∞90鲫 芝篓'0 器60 {醛¨-H 5o 爨帅嚣3o ‘ ∞l0O 制范围必须依据 当地的施工气候进行调整 , 并通过生产试验舌才能开始制备。研究表明, 骨料的加热温度一般在 160~C~200℃,沥青 的加热温度一般在 140℃ ~180℃ 。为了防止 沥青混凝土材料在高温下老化 ,因此必须严 格控制拌合时间。沥青}昆凝土级配是整个环 节 中最重要的部分,按照级配组成和结构又 可分为:密级配 、间断级配、开级配 ,水工沥青 混凝土级配曲线见图 1。 研究 表明 ,密级配 的细骨料成 分较多 , 配 以适 当的沥青 就能形 成悬 浮型混料 ,此 种级 配结构 广泛应用于水工沥青 混凝 土防 渗层。尽管连续级配孔隙率小于 3%,但是 由于其粗 骨料成分很少 ,不易形成 骨架 ,因 此不适用 于防渗层材料 。 对于水工沥青混凝土 的抗 渗透性能优 劣 ,一般用 渗透系数进行衡量 。配 比设计 中 ,将孔 隙率设置在 3%以 内,就能保 证抗 渗性能 。孔 隙率与矿料级配公式有关 ,本文 实验采取的级配公式为:
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