沥青混凝土的防渗性能研究

沥青混凝土的防渗性能是评价沥青混凝土防渗心墙质量的最重要的指标，而防渗性能的好坏主要取决于沥青混凝土的密实程度，控制沥青混凝土的孔隙率就是为了保证沥青混凝土的防渗性能。由于沥青是憎水性材料，在常压下是不透水的，但在压力水作用下，组成沥青混凝土的材料将发生一定的位移重组，尤其是存在于沥青混凝土中的孔隙将发生压缩变形，在一定温度和压力下，水分子会浸入沥青混凝土中，由于沥青与骨料的界面粘接是靠物理或化学吸附，其界面粘结力远小于沥青之间的亲和力，因而水分会浸入沥青与骨料之间的界面，减弱沥青混凝土的防渗性能。目前评价水工沥青混凝土防渗性能的方法有两种：一种是用渗透系数法，一种是抗渗压力法。渗透系数法是沿用土力学中的达西定律，即单位时间通过稳定材料的水量与其水头和截面积成正比，且在压力恒定时单位时间通过稳定材料单位面积的水量是恒定的。在防渗沥青混凝土中应用达西定律忽视了一个明显的事实，即沥青是憎水性材料，沥青混凝土中虽有吸水性的砂石骨料和填料，但它们已被沥青包裹，防渗沥青混凝土中虽有一定数量的孔隙，但这些孔隙大多是封闭的，在常压水头下水分是不能渗过未连通的孔隙的，因而利用渗透系数可以评价已出现结构损伤的沥青混凝土，不能评价结构完好的沥青混凝土的防渗性能，因而采用抗渗压力法评价沥青混凝土的防渗性对于结构完好的防渗沥青混凝土是符合防渗沥青混凝土运行工况的。为此，采用两种试验方法检测沥青混凝土的防渗性能，一种是参照水泥混凝土采用逐级加压法检测沥青混凝土渗漏情况（包括直接密封和经过真空饱水后再密封两种试件）；一种是将未饱水试件密封于抗渗试模内，在2m恒压水头下检测其渗漏情况（试验历时48h以上），以考察两种试验方法的差异。

（一）碾压式沥青混凝土的防渗性能

尼尔基水利枢纽工程碾压式沥青混凝土B2—0配合比的抗渗试验利用室内成型的马歇尔试件，采用逐级加压法和低水头法，以便比较试验方法的差异对沥青混凝土防渗性能的影响。其他配合比的抗渗试验采用低水头法，具体试验结果如表3-24和表3-25所示。逐级加压法试验结果表明，当试验水压为0．80MPa时，沥青混凝土试件表面出现明显的上凸和表面裂纹，但没有出现渗漏现象；当试验水压为0．90MPa时，个别沥青混凝土试件表面出现更加明显的上凸和表面裂纹，并因试件变形较大而导致试件边缘密封处出现开裂和渗漏现象。这说明沥青混凝土试件在较短的时间内承受较高的水压力作用时会因拉剪破坏出现结构损伤，但并不能说明沥青混凝土防渗心墙会出现渗漏破坏，因为沥青混凝土防渗心墙下游侧的过渡料对心墙具有一定的约束作用，不会造成心墙一侧承压一侧悬空的现象，下游侧过渡料的阻力可以使沥青混凝土在承压过程中进行有效的内部结构调整，进而使沥青混凝土防渗心墙更加密实，防渗性能会进一步提高。2m恒压水头的试验过程中未出现试件表面上凸和渗漏现象，从理论上讲，由于2m恒压水头渗透试验的水压力较小，不会造成沥青混凝土内部连通孔隙的封闭和结构的重新调整，能够反映沥青混凝土在此试验条件下的真实透水性。表3-24和表3-25的试验结果有效地验证了设计的各配合比碾压式沥青混凝土具有优良的防渗性能。

表3-24　碾压式沥青混凝土逐级加压抗渗试验结果

注 其中1号、2号试件为真空饱水试件，3号、4号、5号试件为未饱水试件。试验温度为室温（15～20℃）。

表3-25　碾压式沥青混凝土低水头抗渗试验结果

注 试验温度为室温（15～20℃）。

（二）浇筑式沥青混凝土的防渗性能

由于浇筑式沥青混凝土的沥青含量较高，因而浇筑式沥青混凝土的柔性远大于碾压式沥青混凝土的柔性，因此，浇筑式沥青混凝土在承压稳定的过程中更容易引起沥青混凝土内部结构的重新调整，孔隙更容易被压缩和封闭。为此，我们采用2m恒压水头检测其防渗性能，具体试验结果见表3-26。(www.xing528.com)

从表3-26可以看出，在试验室内按设计的沥青混凝土配合比制备的沥青混凝土试件具有优良的防渗性能。

（三）振捣式沥青混凝土的防渗性能

振捣式沥青混凝土抗渗试验方法与浇筑式沥青混凝土抗渗试验方法相同，试验试件为取自室内小型模拟施工试验段的芯样，芯样高6．30～6．40cm。具体试验结果见表3-27。

表3-26　浇筑式沥青混凝土低水头抗渗试验结果

注 试验温度为室温（15～20℃）。

表3-27　振捣式沥青混凝土低水头抗渗试验结果

注 试件为室内小型模拟施工试验段芯样。

从表3-27可以看出，试验室设计的振捣式沥青混凝土具有良好的防渗性能。