贯入试浆砌石法

1、贯入法检测水电站浆砌石坝砌筑砂浆强度的研究 王立华 韩平 陈理达（ 广东省水利水电科学研究院，广州, 510610）摘 要：浆砌石体中水泥砂浆填充在石块之间的缝隙内，钻孔取芯难以取得适合进行试验的完整芯样。本文作者提出将钻孔所得砂浆块处理后，用贯入法检测的新方法。试验过程简便、科学，试验数据多，试验结果准确、代表性好。本方法在从化流溪河林场三垭塘水电站浆砌石大坝材料检测中应用效果良好。关键词：浆砌石大坝 安全检测 材料性能1 浆砌石体中砂浆的抗压强度检测 浆砌石体的强度是浆砌石坝安全意义。定检复核计算中的一个最基本、最关键的力学性能参数，对评价大坝安全状况具有至关重要的检测现场浆砌石体的强度必

2、须首先检测其中的砌筑砂浆的抗压强度。在堤防工程、水闸等水利工程中也经常需要了解其中的浆砌石体的强度，而目前缺乏简单有效的方法。浆砌石体中的石料体积较大，难以得到足够数量的适合进行试验的砂浆芯样试件，而且完整的芯样试件质量较好，强度也比坝体大部分砌筑砂浆高，偏于不安全，因此直接用芯样测试砂浆的抗压强度存在困难。本文作者提出将砂浆块重新浇筑在砂浆或混凝土的表面，经过适当养护和处理后用贯入法检测浆砌石砂浆强度的方法，这种方法需要的砂浆块体积较小（最小尺寸仅需3cm），容易得到合适的试样，方法简便、试验结果准确，代表性好。通过这种方法得到较多的砂浆块的贯入深度，同一钻孔、设计强度等级相同、连续的 16

3、 个砂浆块合成 1 组，根据贯入深度平均值可得该组砂浆抗压强度换算值。对同一设计强度等级不同部位的多组砂浆抗压强度换算值进行数理统计，得到该设计强度等级砂浆的抗压强度推定值，砌筑砂浆抗压强度推定值相当于浆砌石体在该龄期下的同条件养护试块所对应的砂浆强度等级。2 贯入法检测砂浆抗压强度 将钻孔取出的水泥砂浆块中同一钻孔、相同设计抗压强度等级的连续 16 个砂浆块合成 1组，浇筑在新拌砂浆试件中，经过适当养护和处理后，进行贯入试验，得到贯入深度值。计 算 贯 入 深 度 平 均 值:检 测 数 值 中 ，将 16 个 贯 入 深 度 值 中 的 3 个 较 大 值 和 3 个 较 小 值 剔 除

4、，余 下 的 10 个 贯 入 深 度 值 按 下 式 取 平 均 ：式 中 ：md j 第 j 组 砂 浆 的 贯 入 深 度 平 均 值 ， 精 确 到 0.01mm； di 第 i 个 测 点 的 贯 入 深 度 值 ， 精 确 到 0.01mm。计算砂浆抗压强度换算值：根据计算所得贯入深度平均值 mdj,按不同的砂浆品种通过测强曲线计算得到砂浆抗压强度换算值cjf2, 。它相当于被测砂浆组在该龄期下同条件养护的边长为 70.7mm一组立方体试块的抗压强度平均值。按 单 个 砂 浆 组 检 测 时 ， 砌 体 砌 筑 砂 浆 抗 压 强 度 推 定 值 fc2 , e 应 按 下 式 计

5、 算 ：cjcef f 2, 2,= (1) 式 中cef2, 砂 浆 抗 压 强 度 推 定 值 ， 精 确 到 0.1MPa； cjf2, 第 j 组 砂 浆 的 抗 压 强 度 换 算 值 ， 精 确 到 0.1MPa。按批评定砂浆强度时，按下式计算：=1010 11idj im d258c cef mf2, 1 2= (2) 0.752,min2, 2cceff = (3) cef2, 1 砂浆抗压强度推定值之一，精确到 0.1MPa；cef2, 2 砂浆抗压强度推定值之二，精确到 0.1MPa；cmf2 同批砂浆组抗压强度换算值的平均值，精确到 0.1MPa；cf2,min 同批砂浆

6、组抗压强度换算值的最小值，精确到 0.1MPa；取公式 2 和公式 3 中的较小值作为该批砌筑砂浆组的抗压强度推定值cef2, 。对于按批抽检的砂浆，当该批砂浆组抗压强度换算值变异系数不小于 0.3 时，则该批砂浆应全部按单组检测。3 贯入法在从化流溪河林场三桠塘水电站浆砌石坝体砌筑砂浆强度检测中的应用 3.1 工程概况 从化流溪河林场三垭塘水电站截三垭塘水建坝而成，分三级开发，为流溪河林场直属电站。三桠塘水电站水坝位于从化森林公园内，始建于 1979 年，1980 年竣工。工程所在河段，河床为坚硬花岗岩，两岸以覆盖较浅的冲积层松散石居多。水坝原坝高 21.2 米，最大库容 23 万 m3，坝

7、轴线长 56 米,为重力式浆砌石坝，截止到 1992 年水坝分别两次均加高 2m，累计加高 4m，最大库容增至 36 万 m3，可调节库容为 30 万 m3。大坝的功能主要是发电，装机容量为 1635kw。为了分析、评判大坝现况的整体安全稳定性，并为进一步对坝体进行加固补强处理提供依据，需要准确掌握浆砌石体的各项物理力学性能，其中浆砌石坝体砂浆强度检测既是重点，也是难点。 3.2 现场 钻孔 检 测 结果 水泥砂浆溶蚀明显，溶孔多见，孔隙、空洞较多，局部成蜂窝状，孔径 37mm，最大达到 70mm，砂浆成碎块状，饼状少见。块石为中微风化的花岗岩，为灰褐色、灰褐色及浅红褐色，岩芯呈短柱状。浆砌石

8、体漏水严重，内部孔隙多，相互连通。3.3 贯入 法检 测 浆 砌石坝 体 砂 浆抗压 强 度 从外观看，浆砌石体中的砂浆棱角不易扳掉，结构较致密，堆积密度 1.95kg/cm3。可以初步判断砌筑砂浆抗压强度大于 10MPa。在坝顶共计钻检测孔 3 个，检测浆砌石体砂浆 13 组，按钻孔和钻孔深度分组，其中 ZK1 #孔 5 组、ZK2 #孔 5 组、ZK3 #孔 3 组，全部为水泥砂浆，在风干状态下，抗压强度换算值11.315.4MPa，检测结果见表 1。从检测结果可知，抗压强度换算值与钻孔深度和钻孔位置无关，可以将整个坝体的浆砌石体砂浆作为一个总体进行分析计算。按批进行评定，砂浆抗压强度推定

9、值之一（平均值）为 14.7MPa，砂浆抗压强度推定值之二（最小值与 0.75 之商）为 15.1MPa，坝体砌筑砂浆抗压强度推定值为两者中的小值，即 14.7MPa。测试状态为风干状态，饱和状态的抗压强度约为风干状态的 0.85 倍，因此坝体砌筑砂浆饱和状态的抗压强度推定值为 12.5MPa。水 泥 水 化 导 致 的 砂 浆 强 度 增 长 是 一 个 长 期 的 过 程 ， 砂 浆 在 28d 龄 期 后 强 度 还 会 有 一 定的 增 长 ， 因 此 以 28d 龄 期 试 验 资 料 为 设 计 依 据 的 砂 浆 在 以 后 的 运 行 使 用 中 就 存 在 一 个 因 强度 增 长 而 形 成 的 安 全 储 备 ， 增 强 了 工 程 抵 御 风 险 的 能 力 ， 而 在 本 次 安 全 检 查 时 砂 浆 龄 期 已达 23a， 后 期 强 度 的 增 长 甚 微 ， 甚 至 可 能 由 于 溶 蚀 等 物 理 化 学 因 素