淺談瀝青混凝土心墻施工工藝參數(shù)的驗證

楊秀凱

摘 要：為取得碾壓瀝青混凝土及過渡料的最優(yōu)施工工藝參數(shù)，以及堆石壩填筑施工工藝，確保尼日利亞宗格魯水電站壩體填筑的施工質(zhì)量，故對選用的瀝青混凝土及過渡料進行現(xiàn)場填筑碾壓工藝試驗。

關鍵詞：瀝青砼;施工工藝;試驗;參數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.097

1 工程概述

宗格魯（Zungeru）水電站攔河大壩由碾壓混凝土重力壩段及左右岸瀝青混凝土心墻堆石壩段構成，總長2360m，其中左岸瀝青混凝土心墻堆石壩段長130m，右岸瀝青混凝土心墻堆石壩段長1140m，共計1270m。瀝青混凝土心墻堆石壩頂寬10m，頂高程EL.235.00m，最大壩高85m，上游壩坡1：2.2，下游壩坡1：2.0。壩體由瀝青混凝土心墻、上游過渡料I和II區(qū)、下游過渡料I和II區(qū)、上下游堆石料及上下游干砌塊石護坡等部分組成。

2 工藝試驗目的

（1）驗證瀝青混凝土配合比;

（2）確定符合設計及規(guī)范要求的、適合該項目的粗細骨料、礦粉或水泥的加熱溫度、瀝青混合料出機口溫度、碾壓溫度;

（3）確定瀝青混凝土的上料、攤鋪方式;攤鋪厚度、壓實方式、最佳壓實遍數(shù)、最佳壓實溫度;

（4）確定過渡料的攤鋪厚度、壓實方式、最佳壓實遍數(shù);

（5）檢驗瀝青混凝土與基座水泥混凝土接縫、瀝青混凝土層間縫施工工藝的合理性。

3 工藝試驗內(nèi)容

（1）瀝青混凝土在瀝青拌合樓的配料、拌和試驗;

（2）瀝青混凝土運輸、上料及鋪筑試驗，包括人工攤鋪及攤鋪機攤鋪;

（3）瀝青混凝土與常規(guī)水泥混凝土接縫、瀝青混凝土自身層間的結合效果試驗;

（4）瀝青混凝土心墻與過渡界面進行層間密實飽滿度檢驗;

（5）過渡料的鋪筑試驗，包括過渡料I的機械攤鋪及過渡料I、II的人工攤鋪;

（6）瀝青混凝土、過渡料I、過渡料II及壩殼料的填筑順序及工藝試驗;

（7）瀝青混凝土鉆孔取芯，抽提試驗、馬歇爾穩(wěn)定及流值試驗等室內(nèi)試驗;

（8）過渡料I、II的相對密度及級配分析試驗。

4 試驗場地

（1）試驗場地選在瀝青拌和站旁，骨料倉平臺。場地結構尺寸為22.6×35.1m，試驗場地用平地機整平、18t自行式振動碾碾壓，壓實度不小于98%。試驗基座混凝土為C25混凝土，基座混凝土結構尺寸為31.3m（長）×8m（寬）×0.3m（高）。

（2）當已澆筑的基座混凝土強度達到50%設計強度后，對將要攤鋪瀝青混凝土的部位要進行鑿毛并沖洗干凈，并待干燥后（如有潮濕部位必須用液化氣噴火槍加熱烘干），在其上部噴射（或涂刷）一層稀釋瀝青。稀釋瀝青的配合比采用：瀝青﹕煤油（汽油）=3.5：6.5。稀釋瀝青可采用噴霧器噴射（噴射比涂刷更均勻），一定要噴射均勻，不得有漏噴現(xiàn)象，用量為0.15～0.2kg/m2。待稀釋瀝青中煤油（汽油）充分揮發(fā)、干涸后，再在稀釋瀝青上均勻攤鋪一層2.0cm厚的瀝青砂漿，瀝青砂漿的配合比采用：瀝青﹕水泥﹕人工砂=1：2：2。

5 工藝試驗程序及方法

5.1 瀝青混凝土的配料、拌和試驗

（1）檢驗拌合樓骨料級配是否符合瀝青混凝土技術要求。對各級儲料倉進行超、遜徑檢測、篩分試驗，以檢驗拌和樓的二次篩分是否符合級配要求。骨料最佳篩分比例見下表：

（2）檢驗混合料的比例是否符合施工推薦配合比，同時校驗拌合樓稱量系統(tǒng)的準確性及精確度。按推薦施工配合比進行瀝青混凝土混合料干拌（不加瀝青）試驗;當拌合均勻后取樣進行篩分試驗，以檢驗混合礦料之間的比例與推薦配合比相吻合程度。

（3）確定骨料及瀝青的加熱情況及溫度控制。以瀝青加熱溫度140℃～160℃、骨料加熱溫度170℃～190℃、礦粉不加熱、拌和后瀝青混合料出機溫度160℃±10℃為宜。

（4）檢驗瀝青混合料出機口溫度，校準混合料的配合比。瀝青混合料干拌級配滿足要求后，按推薦配合比進行瀝青混合料的拌和，拌和均勻后在出機口檢驗瀝青混合料溫度是否滿足要求。同時對瀝青混合料進行抽提試驗，驗證瀝青混合料中各成分之間的比例與推薦比例是否相同。推薦配合比見下表：

（5）確定瀝青砼的混合料拌和順序及時間。先進粗骨料、細骨料、粉料（水泥或砂）后拌15s，然后加入瀝青后拌45s，確定經(jīng)過拌和達到瀝青混合料色澤均勻、光亮，無花白料。

5.2 現(xiàn)場試驗

5.2.1 場地布置

現(xiàn)場碾壓試驗場地布置于瀝青混凝土拌合樓邊，模擬施工現(xiàn)場澆筑一塊長31.3m，寬8m，高30cm，標號為C25的水泥混凝土基座，在其上部模擬攤鋪及碾壓試驗。

5.2.2 水泥混凝土基座的處理

當已澆筑的基座混凝土強度達到50%設計強度后，對將要攤鋪瀝青砼的條帶部位要進行鑿毛并沖洗干凈，并待干燥后（如有潮濕部位必須用液化氣噴火槍加熱烘干），在其上部噴射（或涂刷）一層稀釋瀝青。稀釋瀝青的配合比采用：瀝青﹕煤油（汽油）=3.5：6.5。稀釋瀝青可采用噴霧器噴射（噴射比涂刷更均勻），一定要噴射均勻，不得有漏噴現(xiàn)象，用量為0.15～0.2kg/m2。待稀釋瀝青中煤油（汽油）充分揮發(fā)、干涸后，再在稀釋瀝青上均勻攤鋪一層2.0cm厚的瀝青砂漿，瀝青砂漿的配合比采用：瀝青﹕水泥﹕人工砂=1：2：2，瀝青砂漿在瀝青拌合樓拌制。

5.2.3 混合料的運輸溫度損失試驗檢測

將瀝青樓拌和好的瀝青混凝土裝入運輸自卸車，測其溫度。待瀝青混凝土運至現(xiàn)場并靜置15min后，再測試其溫度，兩者之間的溫差即為該運輸條件下的溫度損失，以此保證瀝青混凝土的入倉溫度。

5.2.4 試驗層、段劃分

試驗共分3層，每層攤鋪厚度均為27cm，第一、二層分3段，每段10米，第三層分2段，每段15米。

5.2.5 瀝青混凝土、過渡料攤鋪碾壓施工工藝

（1）人工攤鋪、碾壓工藝流程（條帶末端擴散段位置）：基座表面鑿毛、清理——噴射（或涂刷）稀釋瀝青——瀝青砂漿攤鋪——測量放樣——立模板（預先已制作好的定型模板）——過渡料攤鋪——過渡料靜碾兩遍——攤鋪瀝青混凝土——拆除模板——過渡料碾壓（靜碾1遍，動碾1遍）——瀝青混合料碾壓——過渡料補碾（按設計遍數(shù)碾壓）——收倉碾壓瀝青混凝土。

（2）機械攤鋪碾壓工藝流程：基座表面鑿毛、清理——噴射（或涂刷）稀釋瀝青——瀝青砂漿攤鋪——測量復核——過渡料、瀝青混凝土分別裝入攤鋪機——攤鋪機攤鋪——過渡料碾壓（靜碾1遍，動碾1遍）——瀝青混凝土碾壓——過渡料補碾（按設計遍數(shù)碾壓）——收倉碾壓瀝青混凝土。

5.2.6 碾壓參數(shù)選取

瀝青混凝土的碾壓要求振動碾行走速度控制在25m～30m/min，攤鋪厚度為27cm，碾壓溫度暫時定為三種區(qū)間：135～140℃、140～145℃、145～150℃，具體實施方案根據(jù)現(xiàn)場可作適當調(diào)整。

心墻的碾壓方式為：BW80AD-5振動碾靜碾2遍 + 動碾（4、6、8遍）+靜碾2遍（收光）。心墻兩側(cè)輔助以過渡料現(xiàn)場碾壓工藝。

第一層，寬度為100cm，分為三段，固定碾壓溫度為145℃，碾壓遍數(shù)為BW80AD-5振動碾靜碾2遍 + 動碾（4、6、8遍）+靜碾2遍（收光）。目的是找出最佳碾壓遍數(shù)。

第二層寬度為100cm，分為三段，用第一層確定的最佳碾壓遍數(shù)進行碾壓，碾壓溫度分為135～140℃、140～145℃、145～150℃三種區(qū)間，目的是找出最佳碾壓溫度。

第三層寬度為100cm，分為兩段。第一段瀝青攤鋪前將下層瀝青混凝土表面加熱至70℃以上，第二段攤鋪前下層不進行加熱處理。目的是驗證溫度對層間結合的影響。

每一層段瀝青混凝土攤鋪后，在其上部分別取樣，送至試驗室，檢測其最大密度、瀝青含量及礦料級配。每一層碾壓完畢后，待瀝青混凝土冷卻后用滲氣儀先測定其滲透系數(shù)，然后在相對應的位置鉆孔取芯，測試芯樣密度及孔隙率。

5.2.7 瀝青混凝土現(xiàn)場碾壓試驗的質(zhì)量檢測

現(xiàn)場碾壓試驗的檢測應嚴格按《水工瀝青混凝土試驗規(guī)程》等有關規(guī)程、規(guī)范進行。檢測內(nèi)容可包括技術規(guī)范要求的全項內(nèi)容，可采用現(xiàn)場目測、混合料取樣、鉆孔取樣、無損檢測等方式進行。

（1）對本次現(xiàn)場碾壓試驗所采用的料源（瀝青、礦料）進行物理、力學性能檢測。同時對瀝青混合料的拌和制備質(zhì)量進行檢驗和控制。

（2）通過現(xiàn)場核子密度儀試驗和鉆孔取芯試驗的對比，建立核子密度儀讀數(shù)與實際密度值之間的關系。

（3）按照孔隙率等效的方法，通過攤鋪試驗確定反映現(xiàn)場實際的等效馬歇爾試件擊實次數(shù)。

（4）攤鋪完成后，對瀝青混合料進行外觀檢查并記錄，然后取樣，完成瀝青混合料的瀝青用量、礦料級配、孔隙率、馬歇爾穩(wěn)定度（60℃）和流值、滲透系數(shù)，并在碾壓前測定瀝青混合料溫度，記錄攤鋪厚度、寬度。

（5）碾壓完成后。

1）記錄其碾壓后的厚度、寬度、溫度。

2）采用無損檢測的方法對瀝青混凝土密度（核子密度儀）、滲透系數(shù)（滲氣儀）進行檢測。

3）鉆孔取芯后肉眼觀察瀝青混凝土接縫、層面間的結合情況。以下兩種結合面分別檢查：一是瀝青混凝土與水泥混凝土層間結合面，二是瀝青混凝土層間結合面。

4）檢驗過渡料與瀝青混凝土間的結合情況。

5）當瀝青混凝土碾壓完成并冷卻至接近氣溫的條件下，鉆孔取芯，進行瀝青混凝土的物理力學性能試驗，包括瀝青混凝土配合比（抽提試驗）、密度、孔隙率、抗?jié)B指標、馬歇爾穩(wěn)定度和流值、小梁彎曲。總的試驗項目如下表：

5.3 兩側(cè)過渡料碾壓試驗

5.3.1 過渡料指標要求

瀝青混凝土心墻上下游側(cè)過渡料按設計要求的級配進行備料。施工時與瀝青混凝土心墻同步進行攤鋪、碾壓。

5.3.2 過渡料鋪筑及碾壓

過渡料采用ZL50GL裝載機及挖機鋪筑，人工輔助攤平。攤鋪厚度為27cm。過渡料I寬1m，過渡料II寬2m。

過渡料采用德國BOMAG公司生產(chǎn)的BW120AD-5雙輪振動碾碾壓。振動碾行走速度控制在25～30m/min。先在瀝青混合料碾壓前靜碾1遍，動碾1遍。之后跟隨瀝青混凝土進行動碾，動碾遍數(shù)為：第一層動碾4遍，第二層動碾6遍，第三層動碾8遍。最后再靜碾2遍。

5.3.3 過渡料取樣

依據(jù)過渡料填筑的檢測規(guī)范，校驗相對密度、孔隙率、含水率等相關指標，具體詳見試驗規(guī)程。然后選定最佳碾壓方式。

6 質(zhì)量控制措施

（1）保證瀝青混凝土及過渡料帶的位置、填筑范圍尺寸、原材料級配、粒徑范圍以及壓實質(zhì)量均應符合設計的要求。

（2）過渡帶的攤鋪厚度宜與瀝青混凝土心墻攤鋪厚度相匹配，適當稍薄于瀝青混凝土攤鋪厚度。

（3）不允許瀝青混凝土、過渡料造成粗骨料集中和架空現(xiàn)象。

（4）保證過渡帶與相鄰層次之間的填筑材料界線，分段鋪筑時，必須做好接縫處各層之間連接，不能出現(xiàn)錯動或折斷現(xiàn)象。

（5）現(xiàn)場不允許有漏碾現(xiàn)象。

（6）瀝青混凝土收面后，需加蓋保護，以防止瀝青表面破壞。

參考文獻：

[1]水工碾壓式瀝青混凝土施工規(guī)范DL/T 5363-2016[S].

[2]水工瀝青混凝土試驗規(guī)程DL/T 5362-2006[S].

[3]土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規(guī)范SL501-2010[S].

[4]水工瀝青混凝土施工規(guī)范SL514-2013[S].