瀝青心墻無層間加熱連續(xù)快速施工問題探討

李朝華

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030000）

1 工程概況

某水利樞紐工程由大壩、發(fā)電引水系統(tǒng)、泄水建筑物等組成，主要承擔(dān)著發(fā)電、灌溉及防洪任務(wù)。該水利工程瀝青混凝土心墻土石壩施工工期緊，受寒冷氣候影響明顯，為此，采用瀝青心墻無層間加熱連續(xù)快速施工工藝，以減少因施工工藝、天氣、機(jī)械故障等原因而造成的施工間斷，縮短恢復(fù)施工后瀝青結(jié)合面加熱處理時間，保證施工進(jìn)度。

2 原材料

根據(jù)設(shè)計(jì)，該土石壩瀝青心墻施工采用70#道路石油瀝青。

所用集料包括19～9.50 mm、9.50～4.75 mm、4.75～2.36 mm、2.36～0.07 mm 四個級配，前三種為粗集料，后一種為細(xì)集料。其中粗集料必須硬質(zhì)清潔且新鮮，性能穩(wěn)定，工程所使用粗集料超徑率4.80%，遜徑率8.50%，表觀密度4.10 g/cm3，吸水率1.10%，含泥量0，針片狀顆粒含量13.20%，壓碎值18%，與瀝青黏附等級為6 級；細(xì)集料采用由堿性巖石所加工的人工砂，其表觀密度2.98 g/cm3，吸水率1.64%，含泥量0.10%，水穩(wěn)等級為8 級。填料則由粒徑0.07 mm 以下的白云巖峰、石灰?guī)r等碳酸巖石加工而成，表觀清潔、無泥土雜質(zhì)、無團(tuán)粒結(jié)塊，密度2.67 g/cm3，含水率0.21%，小于0.60、小于0.15 及小于0.07 mm 粒徑含量分別為100%、94%和89%。粗細(xì)集料及填料性能完全符合SL 501-2010要求。

3 室內(nèi)試驗(yàn)

根據(jù)碾壓式瀝青混凝土施工規(guī)范，底層瀝青表面溫度達(dá)到70℃以上方可進(jìn)行上層瀝青攤鋪施工，以保證層間有效粘結(jié)。考慮到該水利工程瀝青心墻施工恰好位于冬季嚴(yán)寒季節(jié)，為保證施工質(zhì)量，必須通過試驗(yàn)探討瀝青混凝土攤鋪無層間加熱施工質(zhì)量控制措施。

在試驗(yàn)過程中所使用瀝青混凝土油石比為8%，試驗(yàn)溫度-25℃，分上層長×寬×厚為26 cm×26 cm×10 cm、下層長×寬×厚為26 cm×26 cm×6 cm 分別制備三組瀝青混凝土試件，并按要求養(yǎng)生。此后，對下層混凝土試件展開擊實(shí)試驗(yàn)，擊實(shí)次數(shù)主要根據(jù)等擊實(shí)功換算，通過模擬瀝青心墻現(xiàn)場振動碾壓法進(jìn)行擊實(shí)；結(jié)束后將下層厚度為6 cm 的試件放入溫箱內(nèi)降溫至-25℃，恒溫5-10 min后將上層溫度較高試塊放置在下層試塊上，并上覆帆布。待上層混凝土試塊表面下2 cm 處溫度降至140℃時以同樣方法擊實(shí)。

通過以上試驗(yàn)步驟模擬該水利工程土石壩瀝青心墻低溫施工過程，試驗(yàn)結(jié)束后切割混凝土試件，觀察上下層瀝青混凝土層間結(jié)合情況，并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定。根據(jù)觀測及測定結(jié)果（表1），模擬瀝青心墻無層間加熱連續(xù)施工工藝的混凝土試件層間結(jié)合面防滲性能良好，能滿足施工質(zhì)量要求。

表1 混凝土試件室內(nèi)試驗(yàn)參數(shù)測定結(jié)果表

4 瀝青心墻快速施工工藝

4.1 技術(shù)要點(diǎn)

通過銑刨機(jī)將該水利工程土石壩基床表面鑿毛，再由人工采用鋼刷、高壓水槍和吹風(fēng)機(jī)徹底清除表面浮渣，待基床表面清潔干燥后均勻涂刷2層冷底子油，并待冷底子油充分干涸后再在其上均勻攤鋪一層厚度為1～2 cm的瀝青砂漿。

碾壓瀝青混凝土施工過程中對溫度有較高要求，該水利工程土石壩瀝青心墻施工所用混合料出機(jī)口溫度應(yīng)保持在150～170℃范圍內(nèi)，初碾及終碾溫度分別控制在140～150℃和130～140℃以內(nèi)。如果施工期間氣溫較低，應(yīng)將混合料出機(jī)口溫度提高5～10℃。考慮到拌和站與該水利工程土石壩瀝青心墻施工現(xiàn)場有一定距離，瀝青混合料在運(yùn)輸途中必定存在溫度散失的可能，為此必須在裝卸車箱斗和箱底加墊保溫材料，裝料后還應(yīng)嚴(yán)密覆蓋，通過修建專用、平整的施工道路控制轉(zhuǎn)角，縮短運(yùn)輸距離，避免混合料運(yùn)輸期間發(fā)生離析。

該土石壩瀝青心墻施工采用挪威產(chǎn)DF-130C 型心墻攤鋪機(jī)，該機(jī)械攤鋪寬度可達(dá)3.50 m，攤鋪厚度則根據(jù)施工需要進(jìn)行調(diào)整。在瀝青混合料攤鋪的同時攤鋪過渡料。常規(guī)施工方式下，集料區(qū)域通常安排在過渡Ⅰ區(qū)邊線以外，通過挖掘機(jī)將過渡料裝運(yùn)至攤鋪機(jī)集料斗，瀝青心墻施工過程中，通常會因過渡Ⅰ區(qū)占地面積大，挖掘機(jī)在上料過程中很難將底部約20 cm 厚的過渡Ⅰ區(qū)料歸堆。每層瀝青心墻施工時所浪費(fèi)的過渡Ⅰ區(qū)料約占30%，過渡Ⅰ區(qū)料備料時間約為1/2 d，在浪費(fèi)材料的同時，也造成備料時間的無謂消耗。為此，該工程土石壩瀝青心墻施工摒棄了挖掘機(jī)上料的工法，通過改裝的裝載機(jī)上料。先依據(jù)攤鋪機(jī)過渡料集料斗寬度確定裝載機(jī)料斗尺寸，保證攤鋪機(jī)集料斗比裝載機(jī)料斗寬20 cm，以防止上料時過渡料傾撒出攤鋪機(jī)料斗。此外，改裝后的裝載機(jī)料斗所用鋼材材質(zhì)必須和原裝載機(jī)一致，改裝技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照尺寸和料斗容量改裝，料斗安裝好后還應(yīng)進(jìn)行各項(xiàng)性能的調(diào)試和校核，確保裝載機(jī)液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行。實(shí)踐證明，通過改裝后的裝載機(jī)上料，能有效避免挖掘機(jī)裝料所存在的過渡Ⅰ區(qū)料浪費(fèi)現(xiàn)象，可根據(jù)攤鋪施工進(jìn)度隨時上料，備料更加靈活，施工周期大大縮短。

該水利工程土石壩瀝青心墻混凝土和過渡料攤鋪厚度均為30 cm，碾壓遍數(shù)為靜壓2遍+振壓8遍+靜壓2遍，碾壓施工應(yīng)先靜碾過渡料，再采用BW-80AD型振動壓路機(jī)碾壓瀝青混合料，同時采用YZC-3型振動壓路機(jī)對稱動壓過渡料，最后一遍則貼縫碾壓。

4.2 溫度控制

施工溫度對土石壩瀝青心墻施工質(zhì)量影響較大，為防止施工過程中因前后工序銜接中斷而造成溫度散失，保證質(zhì)量，必須連續(xù)作業(yè)。在施作下一層瀝青混凝土?xí)r必須保證上層混凝土表面清理已經(jīng)完成，且上層混凝土表面溫度不得低于70℃。如果因特殊原因造成施工過程中斷，必須對已完工部分覆蓋保溫，對接頭按照緩于1∶3的坡度放坡處理；若上層混凝土表面溫度達(dá)不到70℃，則應(yīng)通過紅外加熱器加熱，并嚴(yán)格控制加熱溫度和時間，避免因溫度過高而造成瀝青混凝土材料老化。

4.3 施工檢測

按照設(shè)計(jì)要求的每層瀝青混凝土碾壓遍數(shù)碾壓后，由試驗(yàn)人員通過無核密度儀展開壓實(shí)度無損檢測，并通過滲氣儀進(jìn)行滲透系數(shù)無損檢測。此外，待混凝土心墻高度達(dá)到一定值后，還應(yīng)進(jìn)行配合比、水穩(wěn)系數(shù)、滲透系數(shù)、孔隙率等項(xiàng)目的檢測，心墻高度每升高3～4 m取一組芯樣，每升高10～12 m取四組芯樣。經(jīng)取樣檢測，瀝青混凝土心墻質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

該水利樞紐工程通過瀝青混凝土系列試驗(yàn)，驗(yàn)證了低溫環(huán)境下下層瀝青混凝土無需加熱至70 ℃以上便可保證上下層瀝青混凝土層間有效粘結(jié)，在對土石壩心墻瀝青混凝土原材料和過渡料檢測試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，得到性能合格的原材料，并通過原材料配合比試驗(yàn)進(jìn)行級配曲線分析，確定出混凝土生產(chǎn)配合比。