黃金坪水電站大壩心墻瀝青混凝土配合比試驗及施工質量控制

葉 曉 培，　羅　亮

(中國人民武裝警察部隊 水電第一總隊，廣西 南寧　530028)

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黃金坪水電站大壩心墻瀝青混凝土配合比試驗及施工質量控制

葉 曉 培，羅亮

(中國人民武裝警察部隊 水電第一總隊，廣西 南寧530028)

摘要：黃金坪水電站大壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，心墻頂高程1 480.7 m，底高程1 405.5 m。瀝青混凝土心墻是土石壩壩體防滲的關鍵部位，施工中對溫度控制要求高，受氣候條件制約大，施工質量要求高，施工質量控制是其重點。從防滲效果看，所采用的配合比是合理的，所采取的質量管理措施切實有效。

關鍵詞：瀝青混凝土心墻；配合比試驗；質量控制；黃金坪水電站

1工程概況

黃金坪水電站大壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，最大壩高85.5 m，心墻底部置于兩岸混凝土基座、左岸溢洪道右邊墻和壩基廊道頂部。瀝青混凝土心墻軸線位于壩軸線上游2.25 m，其頂高程1 480.7 m，底高程1 405.5 m，頂部厚0.6 m，至1 407.5 m高程處逐漸加厚至1.1 m，從1 407.5 m高程以下至高程1 405.5 m為心墻放大腳，心墻底部逐漸變厚至2.3 m。施工歷時一年，較合同工期縮短了3.5個月。

黃金坪水電站大壩心墻工期緊、技術含量高，且受地質、水文和氣象等多方面因素影響，大壩心墻瀝青混凝土的施工必須采用合理的方法、高效的設備、嚴密的計劃、科學的配合比、有效的質量管理措施，才能確保工程質量，提高大壩工程建設的經濟效益和社會效益。

2瀝青混凝土配合比試驗

根據黃金坪水電站瀝青混凝土心墻設計技術要求，瀝青混凝土主要設計參數：容重大于2.35 t/m3，孔隙率(%)≤3%，滲透系數不大于1×10-8cm/s，水穩定性不小于0.9，骨料最大粒徑為19 mm。瀝青混凝土設計參數見表1。

2.1瀝青混凝土所用原材料

(1)瀝青。所用瀝青為克拉瑪依2#水工瀝青。克拉瑪依2#水工瀝青質量穩定，滿足DL/T5411-2009《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》要求。

表1　碾壓式瀝青混凝土主要設計指標表

(2)粗骨料。瀝青粗骨料為粒徑19～2.36 mm的白云巖堿性骨料，由康定水泥廠白云巖毛料經骨料加工系統破碎篩分工藝得到的人工碎石，白云巖粗骨料質地堅硬，在加熱過程中未出現開裂、分解等現象，與瀝青粘附力強；堅固性好，壓碎率合格，滿足瀝青混凝土粗骨料的技術指標要求。

(3)細骨料。瀝青混凝土中細骨料 為 粒 徑

2.36～0.075 mm的白云巖堿性骨料，由康定水泥廠白云巖毛料經骨料加工系統破碎篩分工藝得到的人工砂，人工砂質地較堅硬，在加熱過程中未出現開裂、分解等現象，吸水率較小，硫酸鈉干濕5次循環重量損失小，但人工砂中粒徑小于0.075 mm的白云巖填料含量較大(35%左右)，遠遠超出規范要求。在工程施工中，試驗室通過調整各級骨料及填料的配合比例，最終使所合成的礦料級配中粒徑小于0.075 mm的填料含量滿足理論配合比要求。

(4)填料。黃金坪水電站瀝青混凝土中的填料為粒徑小于0.075 mm的白云巖礦粉，由瀝青拌合系統除塵抽吸設備回收粗骨料及細骨料中的粉料而得，白云巖填料為堿性且各項檢測指標均滿足設計、規范要求。

2.2瀝青混凝土配合比的選定

配合比選定試驗測定不同配比參數條件下試件的密度和孔隙率，采用劈裂試驗測定間接拉伸荷載和垂直位移，從而計算出試件的間接拉伸強度和間接拉伸應變。根據配合比試驗結果，從防滲、變形、強度、施工等性能和安全、經濟考慮，推薦出最優配合比做為瀝青混凝土心墻施工配合比。試驗參數見表2。

表2　瀝青混凝土配合比參數表

根據配合比試驗結果，選定3號和10號配合比為黃金坪水電站的瀝青混凝土心墻施工配合比，并進行了各項性能試驗驗證。配合比材料和級配參數見表3，礦料級配見表4，推薦配合比性能參數見表5。

試驗結果表明，所選定的配合比是合適的。

表3　推薦心墻瀝青混凝土配合比表

表4　推薦配合比的礦料級配表

瀝青混凝土孔隙率、防滲、小梁彎曲等性能滿足規范要求。為確保瀝青混凝土質量的保證率，最終選定10號配合比為實際施工配合比。

3瀝青混凝土骨料生產、加工質量控制

針對白云巖性脆、硬度小等特點，在加工過程中降低骨料的含粉量至關重要，主要控制部位為瀝青混凝土骨料加工系統及瀝青拌合站處。

瀝青混凝土加工系統：細碎車間產粉料較多，在細碎車間安裝相關粉料收集裝置回收部分粉料，并在粒徑5 mm以下的顆粒料膠帶運輸機后增加一套揚料揚塵的滾筒，將吸粉管裝在揚料滾筒設備上吸收粉料，以達到降低骨料含粉量的目的。設備運行原理為：將細碎車間出料口進行封閉，進入一級兩管旋風重力除塵器，將帶有顆粒的物料進行收集，然后用管道接至二級布袋除塵器，將細粉塵收集至布袋除塵集灰斗內，經集灰斗螺旋輸送機、剛性葉輪下料器及一臺外排螺旋和一臺粉料提升機送至60 t立式粉罐內儲存。加工系統采用多個篩分車間多級振動篩，以保證瀝青骨料有效的分離。

表5　推薦配合比防滲層瀝青混凝土性能表

瀝青混凝土拌合站：為提升該系統設備的石粉處理能力，將一級除塵系統中螺旋輸送機管道直徑由原來的60 mm改造成90～100 mm，并增加了一臺提升機，在除塵器上開設除塵口以解決一級除塵錐體堵塞問題；增加布袋除塵系統鋼給機的輸送量，將其功率由0.75 kW改為1.5 kW；螺旋輸送機直徑由60 mm改為100 mm，布袋除塵系統的布袋設備備用2套；為了提高系統能力，將其中一個1000型布袋除塵器更換成2000型布袋除塵器，并增加12.5 c 90 kW引風機一套；因系統回收粉塵量增加，礦粉罐需增加兩個放料口以滿足放料需求；一級除塵和二級除塵系統須與提升機連接，提升機須與礦粉罐連接。如此實施，確保了參與拌合的瀝青混凝土骨料指標滿足要求。

4施工質量的檢測與控制

黃金坪水電站瀝青混凝土心墻常規試驗檢測在現場試驗室完成，芯樣力學性能試驗送外委檢測。瀝青混凝土心墻施工配合比校核通過嚴謹周密的室內試驗與計算確定了施工中混凝土各級骨料配料比例參數，使所拌制的瀝青混凝土礦料比例滿足設計偏差要求。現場試驗室根據設計技術要求對進場原材料按批次進行檢測，對拌合樓每日拌制的瀝青混合料進行配合比偏差情況抽提檢測，使用核子密度儀對攤鋪完成的每層心墻進行無損檢測孔隙率，按頻次對心墻取芯檢測密度、孔隙率及力學性能。

4.1原材料質量檢測及控制

心墻施工的原材料主要由瀝青、粗細骨料、礦粉組成，粗骨料粒徑 范 圍 為19～9.5 mm、9.5～

4.75 mm、4.75～2.36 mm三級，細骨料粒徑范圍為2.36～0.075 mm，礦粉粒徑為小于0.075 mm的顆粒。

(1)瀝青。為新疆克拉瑪依石化總公司生產的水工2號石油瀝青。生產廠家在瀝青出廠時提供本批瀝青全部試驗指標報告和合格證；瀝青運至現場，按每30～50 t為一個批次由工地試驗室依據設計技術要求進行檢測，主要指標檢測合格后方可入罐。

(2)粗骨料。粗骨料按每生產1 500 m3為一個批次檢驗其表觀密度、與瀝青粘附性、超遜徑、針片狀和含泥量等指標，抽樣點為各成品骨料倉，各級成品骨料分類堆放。

(3)細骨料。細骨料按每生產1 500 m3為一個批次檢驗其超遜徑和含粉量指標，以控制其級配穩定性，抽樣點為細骨料成品料倉。

(4)填料。填料按每使用10 t為一個批次檢驗其細度指標，以確保每日瀝青混合料配料比例的準確性。

4.2瀝青混凝土現場質量檢測與控制

(1)瀝青混凝土原材料及拌合質量的檢測與控制。

①根據原材料和瀝青混合料施工配合比，按相應部位的施工通知單簽發混凝土施工配料單，在瀝青混合料生產開始之前，通過檢驗稱碼以檢查衡器的精度，以后在生產過程中每月檢驗衡器精度，配料稱量允許偏差規定見表6。

表6　配料稱量檢驗標準表

②瀝青混凝土拌合系統設有二次篩分裝置，在拌合系統料場測試的礦料級配、超遜徑、含水量等不能作為計算施工配料單的依據，對經過二次篩分后的熱料倉取料進行礦物級配、超遜徑試驗后計算施工配合比顯得不現實且不具有代表性，因此，在計算施工配料單時應以前一倉位的瀝青混合料的抽提試驗測試成果作為依據；抽提試驗的取料部位在施工現場，瀝青混合料在攤鋪完成后、未碾壓之前從不同部位取料混合，用四分法分取試樣進行抽提試驗并計算出各組分數值，結合設計配合比進行調整。

③瀝青、粗細骨料、礦粉按照施工配料單投料稱量。拌制瀝青混合料時，應先投骨料與填料干拌15 s，再噴灑瀝青濕拌45～60 s；對混合料出機溫度根據環境溫度變化嚴加控制，一般為165 ℃～180 ℃，所拌制的瀝青混合料應均勻、無花白料、冒黃煙，卸料時不產生離析。

(2)瀝青混凝土現場質量的檢測與控制。

瀝青混凝土心墻現場質量檢測主要以無損檢測為主，取芯檢測為輔，對于每層攤鋪碾壓完成的瀝青混凝土心墻采用核子密度儀進行密度檢測，在得到基礎數據后，通過無損檢測與取芯檢測密度數據之間的線性關系進行計算并得出現場碾壓完后的密度，進而計算得出相應的孔隙率指標，在心墻完全冷卻下來后進一步通過真空滲氣儀以負壓滲氣法檢測心墻的滲透性能。心墻現場質量檢測項目頻次見表7。

表7　心墻混凝土鋪筑現場檢測項目和標準表

4.3及時檢測控制

心墻采用水平分層鋪筑，攤鋪機攤鋪，2.4 t振動碾碾壓密實，鋪筑過程中進行溫度、厚度、寬度、碾壓及外觀等項檢查。

在混合料鋪筑過程中，嚴格對攤鋪溫度、初碾溫度、終碾溫度進行控制，鋪筑現場派專人檢測混合料溫度，掌握適宜的碾壓時機。瀝青心墻工程每層攤鋪厚度為25±1 cm，壓實厚度為23±1 cm，原則上不得大于最大鋪料、壓實厚度。由于攤鋪機行走履帶位于瀝青心墻兩側壓實后的過渡料上，因此，施工過程中，為保證攤鋪厚度的均勻性，過渡料攤鋪后采用人工輔助耙平以確保其底層的平整。心墻斷面為梯形漸變，而攤鋪機為自帶豎直模板，施工過程中要精確計算每層的設計上、下底寬，攤鋪時按設計底寬控制攤鋪寬度。瀝青混合料攤鋪前測量并定出心墻軸線，用石灰打線標識，調整攤鋪機模板軸線與之重合，攤鋪機行走過程中激光器對準儀對準中心線勻速行走，從而保證軸線上、下側寬度一致并滿足設計要求。瀝青混合料起始碾壓時，隨著碾壓遍數的增加，瀝青混凝土容重亦隨之增加，當碾壓遍數達到一定程度時，容重處于一個較穩定階段，即達到了最大壓實容重。為便于混合料內部氣泡的排出，混合料在入倉后需靜置約0.5 h后再進行碾壓。碾壓完成后的心墻表面應平整光滑、無嚴重龜裂和骨料外露現象。

4.4溫度監測及控制

瀝青混凝土心墻的溫度控制主要從骨料加熱溫度、瀝青加熱溫度、出機口溫度、入倉溫度、初碾溫度、終碾溫度及上一層表面溫度等幾個方面入手，每個環節均安排專人進行溫度檢測記錄，對出機口不滿足施工要求的瀝青混合料進行廢棄處理。在每層施工時，對上一工序頂面采用明火加熱的方式使表層溫度達到施工要求。瀝青混凝土溫度控制標準見表8。

表8　瀝青混凝土施工溫度控制標準表

4.5瀝青混凝土層間結合控制

瀝青混凝土心墻的層間結合質量是影響心墻防滲性能的重要環節。施工中采取了多項措施以保證層間的結合質量。

(1)對與瀝青混凝土相接的混凝土表面采用沖毛、刷毛等措施將其表面的浮漿、乳皮、廢渣及黏附污物等全部清理干凈并使其表面干燥。在經處理后的混凝土表面均勻噴涂1～2遍稀釋瀝青(約0.2 kg/m2，稀釋瀝青配比為瀝青∶汽油=3∶7)，待稀釋瀝青干涸后，再鋪設一層1.5～2 cm厚的瀝青瑪蹄脂，寬度至少比瀝青混凝土心墻基底寬出30 cm。

(2)在已壓實的心墻上繼續鋪筑前，應將結合面清理干凈。污面宜采用壓縮空氣噴吹清除。如噴吹不能完全清除，應用紅外線加熱器烘烤粘污面，使其軟化后鏟除。當瀝青混凝土心墻層面溫度低于70 ℃時，采用明火加熱至70 ℃以上。

(3)對于施工中出現的施工橫縫，將其結合坡度做成不陡于1∶3的斜坡并壓實。未經壓實的橫縫斜坡在填筑新瀝青混凝土時應予以鏟除。上、下層橫縫錯開2 m以上。

(4)瀝青混凝土表面不宜長時間停歇、暴露，因故停工、停歇時間較長時，應采取覆蓋保護措施。

(5)瀝青混凝土心墻鉆孔取芯后，對其留下的孔洞應清理干凈并抹干烘干，然后分5 cm一層回填擊實。

4.6加強倉面管理

嚴格按項目法管理，科學、合理地組織心墻瀝青混凝土施工：施工人員不得在未覆蓋的心墻表面踩踏；禁止向倉內拋投雜物；碾壓過程中及時清理倉面上的污物和冷料塊，并用小鏟將嵌入瀝青混凝土心墻的礫石清除；碾壓機具應保持20～30 m/min勻速行駛，行走過程中不得突然剎車或橫跨心墻碾壓。

4.7養護及保護

瀝青混合料攤鋪后，宜用防雨布將其覆蓋，覆蓋寬度應超出心墻兩側各30 cm，碾壓時將防雨布揭開碾壓，碾壓完成后應及時覆蓋。各種機械車輛不得直接跨越心墻；心墻鋪筑后，在心墻兩側2 m范圍內禁止使用大型機械(如10 t以上的振動碾)壓實壩殼填筑料，以防心墻局部受震畸變或破壞。

4.8加強施工質量管理，增強質量意識

為增強混凝土的控裂能力，采取了一系列措施：加強施工管理，提高施工工藝水平，改善混凝土性能，提高混凝土抗裂能力；加強對各項原材料的質量控制，按規定檢驗，不合格材料嚴禁使用；優化施工配合比，加強抽提檢測；合理安排施工工序，控制碾壓溫度、速度及遍數，杜絕雨天及小于0 ℃天氣情況下施工；建立健全各項管理制度，增強質量管控意識。

5結語

對心墻總體施工質量進行分析得知：黃金坪水電站瀝青混凝土心墻配合比設計合理，施工質量總體受控，心墻防滲、變形、強度及耐久性指標滿足設計要求。在現場施工過程中，所采取的質量管理措施科學、合理，有效地保證了大壩碾壓式瀝青混凝土心墻的施工質量。

(責任編輯：李燕輝)

葉曉培(1978-)，男，廣西南寧人，總工程師，高級工程師，學士，從事水利水電工程施工技術及管理工作；

羅亮(1986-)，男，廣西南寧人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術及管理工作.

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)02-0063-05

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV523;TV544+92;TV41

收稿日期:2015-12-31