瀝青心墻無層間加熱連續快速施工問題探討

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、發電引水系統、泄水建筑物等組成，主要承擔著發電、灌溉及防洪任務。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快速施工工藝，以減少因施工工藝、天氣、機械故障等原因而造成的施工間斷，縮短恢復施工后瀝青結合面加熱處理時間，保證施工進度。

2 原材料

根據設計，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，后一種為細集料。其中粗集料必須硬質清潔且新鮮，性能穩定，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%，水穩等級為8 級。填料則由粒徑0.07 mm 以下的白云巖峰、石灰巖等碳酸巖石加工而成，表觀清潔、無泥土雜質、無團粒結塊，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%。粗細集料及填料性能完全符合SL 501-2010要求。

3 室內試驗

根據碾壓式瀝青混凝土施工規范，底層瀝青表面溫度達到70℃以上方可進行上層瀝青攤鋪施工，以保證層間有效粘結。考慮到該水利工程瀝青心墻施工恰好位于冬季嚴寒季節，為保證施工質量，必須通過試驗探討瀝青混凝土攤鋪無層間加熱施工質量控制措施。

在試驗過程中所使用瀝青混凝土油石比為8%，試驗溫度-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，并按要求養生。此后，對下層混凝土試件展開擊實試驗，擊實次數主要根據等擊實功換算，通過模擬瀝青心墻現場振動碾壓法進行擊實；結束后將下層厚度為6 cm 的試件放入溫箱內降溫至-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。

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

表1 混凝土試件室內試驗參數測定結果表

4 瀝青心墻快速施工工藝

4.1 技術要點

通過銑刨機將該水利工程土石壩基床表面鑿毛，再由人工采用鋼刷、高壓水槍和吹風機徹底清除表面浮渣，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口溫度應保持在150～170℃范圍內，初碾及終碾溫度分別控制在140～150℃和130～140℃以內。如果施工期間氣溫較低，應將混合料出機口溫度提高5～10℃。考慮到拌和站與該水利工程土石壩瀝青心墻施工現場有一定距離，瀝青混合料在運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，裝料后還應嚴密覆蓋，通過修建專用、平整的施工道路控制轉角，縮短運輸距離，避免混合料運輸期間發生離析。

該土石壩瀝青心墻施工采用挪威產DF-130C 型心墻攤鋪機，該機械攤鋪寬度可達3.50 m，攤鋪厚度則根據施工需要進行調整。在瀝青混合料攤鋪的同時攤鋪過渡料。常規施工方式下，集料區域通常安排在過渡Ⅰ區邊線以外，通過挖掘機將過渡料裝運至攤鋪機集料斗，瀝青心墻施工過程中，通常會因過渡Ⅰ區占地面積大，挖掘機在上料過程中很難將底部約20 cm 厚的過渡Ⅰ區料歸堆。每層瀝青心墻施工時所浪費的過渡Ⅰ區料約占30%，過渡Ⅰ區料備料時間約為1/2 d，在浪費材料的同時，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上料的工法，通過改裝的裝載機上料。先依據攤鋪機過渡料集料斗寬度確定裝載機料斗尺寸，保證攤鋪機集料斗比裝載機料斗寬20 cm，以防止上料時過渡料傾撒出攤鋪機料斗。此外，改裝后的裝載機料斗所用鋼材材質必須和原裝載機一致，改裝技術人員應嚴格按照尺寸和料斗容量改裝，料斗安裝好后還應進行各項性能的調試和校核，確保裝載機液壓系統正常運行。實踐證明，通過改裝后的裝載機上料，能有效避免挖掘機裝料所存在的過渡Ⅰ區料浪費現象，可根據攤鋪施工進度隨時上料，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，碾壓遍數為靜壓2遍+振壓8遍+靜壓2遍，碾壓施工應先靜碾過渡料，再采用BW-80AD型振動壓路機碾壓瀝青混合料，同時采用YZC-3型振動壓路機對稱動壓過渡料，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，保證質量，必須連續作業。在施作下一層瀝青混凝土時必須保證上層混凝土表面清理已經完成，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不到70℃，則應通過紅外加熱器加熱，并嚴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

按照設計要求的每層瀝青混凝土碾壓遍數碾壓后，由試驗人員通過無核密度儀展開壓實度無損檢測，并通過滲氣儀進行滲透系數無損檢測。此外，待混凝土心墻高度達到一定值后，還應進行配合比、水穩系數、滲透系數、孔隙率等項目的檢測，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。經取樣檢測，瀝青混凝土心墻質量完全符合設計要求。

5 結論

該水利樞紐工程通過瀝青混凝土系列試驗，驗證了低溫環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，在對土石壩心墻瀝青混凝土原材料和過渡料檢測試驗分析的基礎上，得到性能合格的原材料，并通過原材料配合比試驗進行級配曲線分析，確定出混凝土生產配合比。