淺談某水庫碾壓式瀝青混凝土心墻質量控制

唐浩中(新疆海天工程監理有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

某水庫工程為為Ⅳ等小(1)型工程。大壩總長度為365.0 m，設計最大壩高51.3 m，壩基心墻基座高程為2 476.0 m，壩頂高程為2 525.30 m。壩體由瀝青混凝土心墻、過渡料區、砂礫石壩殼料區組成。壩體防滲體采用瀝青混凝土心墻下接混凝土防滲墻結合巖石帷幕灌漿的垂直防滲型式。瀝青心墻底部寬度1.5 m，高程2 476.0～2479.0 m由1.5 m漸變至0.7 m，高程2 479.0～2510.0 m，寬度為0.7 m，高程2 510.0～2 524.8 m，寬度為0.5 m。

1 主要設計指標

防滲墻二期混凝土及心墻基座混凝土等級為C25F200W6，瀝青混凝土心墻主要設計指標為：容重大于2.4 t/m3，孔隙率小于3%，滲透系數小于1×10-8cm/s。各項指標見表1。

表1 瀝青混凝土設計指標表

2 質量控制

2.1 瀝青混凝土配合比參數及現場攤鋪實驗

2.1.1 瀝青混凝土配合比參數選取

原材料。首先是確定骨料。骨料采用堿性骨料，判別的指標為SiO2含量小于45%，能否使用酸性骨料也就是破碎的卵石要根據設計要求以及堿性骨料可開采情況來確定，一般情況下酸性骨料和瀝青的結合其滲透效果比堿性骨料稍差，在堿性骨料無法開采的情況下需針得設計單位的允許并經過試驗才能使用酸性骨料。骨料的加工采用顎式破碎機、立軸沖擊式破碎機制取；其次是瀝青。瀝青選用克拉瑪依水工70#A。

配合比設計實驗思路。確定粗細骨料、填料和瀝青材料互相配合的最佳組成比例。主要是礦料級配和油石比。礦料級配主要指粗細骨料、填料按其適當比例配合使其具有最小的孔隙率和最大的摩擦力的合成級配。配比設計采用最大密度曲線理論進行礦料級配的計算。本工程礦料級配共計酸性、堿性骨料組合24個。選用0.376、0.415這2個，填料用量分別用11%、12%、13%進行礦料級配計算；礦料級配選定后油石比選用6.5%、6.8%、7.0%、7.2%這4個，制備瀝青混凝土試件進行密度、孔隙率實驗各拌制24組。通過實驗成果分析選用n=0.376、填料用量12%、油石比7.2%和n=0.415、填料用量12%、油石比7.2%這2個配合比參數進行瀝青混凝土性能試驗，實驗項目包括靜三軸實驗、小梁彎曲試驗、水穩定性試驗和滲透實驗。最終選定n=0.376為推薦的瀝青混凝土配合比。

為指導瀝青混凝土心墻的施工，復核室內實驗推薦的瀝青混凝土配合比用于生產；掌握瀝青混凝土的拌合、運輸、鋪筑、碾壓及檢測實驗的工藝流程，需提前進行瀝青混凝土現場攤鋪實驗。

根據現場攤鋪實驗成果，各項參數如下。

1)瀝青瑪蹄脂配合比參數為：瀝青∶填充料∶河砂=1∶2∶2(重量比)。

2)瀝青混凝土配合比參數見表2。

2.1.2 瀝青混凝土攤鋪實驗

瀝青混凝土攤鋪實驗。選用瀝青混合料攤鋪厚度為30 cm，兩側過渡料為30cm，瀝青混合料碾壓遍數選用8、10、12遍(往返為1遍)；過渡料碾壓遍數選用4、6、8遍(往返為2遍)。

碾壓參數：靜碾壓過渡料1遍→靜碾瀝青混合料1遍→動碾過渡料3遍→動碾瀝青混合料12遍→動碾過渡料3遍→靜碾瀝青混合料1遍收光。過渡料采用3.0 t振動碾，瀝青混合料采用1.7 t振動碾，振動碾行走速度25～30 m/min。心墻兩側附近10 cm范圍過渡料振動不得進行碾壓以免擠壓心墻。

溫度參數：拌合時瀝青溫度加熱至150～170℃，骨料溫度加熱控制在170～190℃。瀝青混凝土出機口溫度145～175℃，入倉溫度控制在140～170℃，初碾溫度控制在140～155℃，終碾溫度不得低于120℃。

表2 瀝青混凝土參數配合比表

碾壓試驗是為施工取得具體參數。碾壓試驗時所使用的設備、瀝青混凝土配合比、振動碾行走速度、初碾溫度等在施工時不得隨意發生變化，否則需重新進行碾壓實驗。碾壓10遍的滲透系數通過試驗得出結果為6.32×10-9g/cm3小于設計要求的1×10-8g/cm3。從碾壓實驗芯樣檢測結果可以很直觀地看出隨著碾壓遍數的增加瀝青混凝土芯樣的密度逐漸增大，孔隙率逐漸減小。選取密度最大孔隙率最小的12遍做為施工參數(見表3)。

2.2 瀝青混凝土碾壓施工質量控制

2.2.1 瀝青混合料的拌制

瀝青混凝土的拌合。瀝青混合料采用LB-1000型瀝青混凝土拌合樓。拌合出的瀝青混凝土要求色澤均勻、稀稠一致、無花白料，黃煙及其他現象。溫度根據規范要求控制在140～175℃之間。確保其經過運輸、攤鋪等熱量損失后的溫度能滿足瀝青混凝土碾壓溫度要求。

瀝青混合料拌合的質量控制。①施工配合比的調整：拌合樓具有骨料級配的篩分系統，加熱的骨料要經篩分系統進行篩分。在施工過程中頭倉料要按照設計配比進行拌制(不加瀝青)試驗人員現場取樣在試驗室進行篩分實驗計算出篩分的偏差進行施工配合比的調整。②出料出現偏差的應對：運輸至施工現場的料發現級配明顯偏差較大、不均勻的情況要棄料處理。這方面的控制就要靠現場的盯倉施工員和旁站監理員的施工經驗。

表3 碾壓試驗芯樣試驗結果表

2.2.2 瀝青混合料的碾壓施工

瀝青混凝土的施工分為人工攤鋪和機械攤鋪，與混凝土基座聯接的擴大段無法用攤鋪機進行攤鋪的部位要用人工攤鋪、人工夯實。瀝青混合料的入倉溫度為140～175℃，超過上下限的混合料嚴格禁止入倉，初碾溫度為140～155℃，終碾溫度不低于120℃，碾壓遍數和振動碾的行走速度嚴格按照碾壓實驗的參數進行控制。

瀝青混凝土碾壓的質量控制。①層面干凈程度：因取芯檢測、下雨、機械設備故障等原因瀝青心墻暫停施工，這種停歇時間較長，倉面較臟的情況需要用水沖洗干凈，表面有熱污染的需加熱后鏟除處理。②層間結合質量：對于層間結合的質量主要靠溫度。由于各種原因瀝青心墻停歇時間較長甚至完全涼透、底層溫度降至70℃以下時施工下一層，根據規范要求需加熱至70℃以上，實際施工操作采用兩套加熱設備先后緊跟著加熱，第一遍作用去除表面水汽及初步加熱，第二遍加至70℃。在施工過程中加熱要均勻、速度要慢否則加熱效果較差，加熱的區段要盡快入倉瀝青混合料。在停歇時間較長的情況下，下一層施工時和進入10月天氣較涼時的瀝青心墻施工時，出倉的瀝青混合料溫度人為控制在160～175℃也就是規范規定的靠上限的溫度。反之在夏季炎熱的天氣施工時出倉溫度可以人為的控制在140～160℃，施工過程中每段可以盡快開始初碾的施工，同時也有利于溫度盡快降低至規范規定的90℃以下盡快施工下一層。因取芯、設備故障天氣等原因停止施工后的第一層施工中，提高瀝青混合料入倉溫度對層間結合質量起到關鍵的作用。③碾壓后的瀝青混凝土表面返油情況：碾壓施工要嚴格按照碾壓實驗確定的參數、機械設備進行施工，為了不間斷施工瀝青心墻振動碾和過渡料振動碾需各備1臺以確保施工進度。對于碾壓后的瀝青混凝土表面要達到平整、返油均勻的效果。在施工過程中會遇到局部表面出現麻面、輕微蜂窩的情況。本項目在這種情況下有針對性的進行了鉆芯取樣，其芯樣通過外觀檢查、容重、孔隙率檢測都能滿足設計要求。可以得出結論是在配比油石比7.2%的情況下、碾壓施工遍數12遍時表面出現輕微蜂窩、麻面情況為表面現象，這種情況《水工瀝青混凝土施工規范》的后半部分條文說明在這一塊也有采用噴燈加熱涂稀釋瀝青以加強層間結合的處理措施，施工中可以按照這個方法進行處理。

2.2.3 瀝青混凝土的檢測施工

瀝青混凝土每層碾壓施工完畢后由現場試驗室對瀝青混凝土及過渡料質量進行檢測。檢測采用無核密度儀無損檢測容重、滲氣儀無損檢測滲透系數。所有項目檢測符合設計要求，經監理工程師驗收后方可進行下一層瀝青混凝土的施工。取芯樣檢測分為小樣和大樣兩種，取芯時心墻溫度需降到30℃左右。小樣根據規范要求每鋪筑上升高度2～4 m檢測一次，主要檢測容重、孔隙率、滲透系數；大樣根據規范要求每鋪筑上升12 m檢測一次,主要檢測馬歇爾穩定度、馬歇爾流值、水穩定系數、小梁彎曲試驗、靜三軸實驗這五大指標同時包括小樣的三項指標(見表4)。

現場無損檢測主要采用無核密度儀無損檢測容重的辦法進行。本項目采用美國進口的特克斯勒(2701B)無核密度儀，這種儀器是電磁感應技術主要用于公路瀝青混凝土檢測，測量精度為±3.2 kg/m3。碾壓完畢時不能立即進行檢測，需降至90℃左右進行檢測(見表5)。

表4 瀝青混凝土現場檢測結果統計表

表5 瀝青混凝土實驗室檢測結果統計表

3 特殊情況的處理

1)邊角處的質量控制。在瀝青心墻兩側基座面上，因處于斜面且中間設計有銅止水，單層鋪筑時此處為薄弱部位，在此處填料應優先填料，填料飽滿，填料完成后應迅速采用夯板結合人工處理密實，處理標準為表面色澤均一，出現一定的泛油。

2)雨水較多時段施工中斷的質量控制。在雨水較多的時段施工，要準備一定長度的覆蓋設備，根據規范要求是達到5 mm的降雨量停止施工，這個量在現場不好把握也不具備操作性，一般按照達到雨點基本覆蓋地面，就應當立即停止施工，已經入倉的瀝青混合料立即碾壓封閉，按照規范要求1∶3坡度預留接頭，接頭處為受力的薄弱環節，現場質量控制以接頭越少越好。

3)進入冬季的施工質量控制。冬季的施工主要是0℃左右的氣溫施工，由于環境溫度較低，瀝青混合料的運輸、入倉、碾壓的各施工環節溫度損失較快，現場的碾壓施工稍微拖延將出現質量問題，因此要求拌制高溫度的瀝青混合料，在運輸過程中增加覆蓋的保溫措施，現場的施工及時入倉、及時碾壓，碾壓完成的心墻表面全部覆蓋棉被保溫。

4 結 語

1)選擇合適的配比、做好碾壓實驗總結出合適的施工參數是碾壓式瀝青混凝土施工的基礎。

2)因故短暫停工時(鉆孔取芯、設備故障等等)進入下層施工、進入低溫季節施工時控制出料溫度在160～175℃有利于層間結合質量的提高。

3)在油石比為7.2%的前提情況下，拌合出均勻的瀝青混合料，碾壓參數均能按照要求施工時，局部出現麻面、輕微蜂窩的情況為表面現象。

4)碾寬大于攤鋪寬度、過渡料有明顯架撐影響時，要在施工前做好應對措施方案甚至做碾壓實驗以確保碾壓質量以及層間結合質量。

5)壩軸線較短(400 m)或者瀝青混凝土總量低于1.5～2.0萬m3的瀝青混凝土施工盡量不用攤鋪機施工。攤鋪機施工軸線偏差、每層的高程偏差較大，且施工機械化；攤鋪機施工比人工攤鋪施工要粗放，入攤鋪機倉的瀝青混合料有夾生料或者夾礦粉的情況不容易發現。