心墙沥青混凝土

心墙沥青混凝土（精选八篇）

心墙沥青混凝土 篇1

沥青混凝土心墙坝因其具有性能优良、利于环保、防渗体体积小、建筑物投资小、对施工和运行环境条件要求较低、可以提高防渗心墙的施工速度等优点;1988年第16届国际大坝会议上曾提出沥青混凝土心墙坝是今后高土石坝建设最有竞争力的坝型之一。但沥青混凝土心墙施工工序复杂,影响因素较多,其工程管理不容忽视。

1 工程概况

万源寨子河水库拦河大坝为碾压沥青混凝土心墙堆石坝,沥青混凝土心墙设计为垂直型。其最大坝高93.0 m,厚0.5~0.7 m。心墙底部设宽8.0 m、厚1.0 m的C20混凝土基座,作为帷幕灌浆和固结灌浆的盖板。心墙与坝壳之间设3.0 m过渡层,大坝上、下游均采用灰岩堆石料碾压填筑。

2 沥青混凝土心墙工程管理

土石坝碾压式沥青混凝土心墙,在上下游过渡层和坝壳的保护下随坝体的变形而变形。心墙沥青混凝土应以适应坝体变形而保持防渗性为原则进行材料和配合比参数选择。

影响沥青混凝土配合比选择的因素很多,主要有当地的气温、工程的运用条件、选用的原材料种类、性能、施工条件等。

目前还没有一套公认的简捷方法和步骤来进行沥青混凝土配合比设计,主要还是根据各种沥青混凝土的技术要求和已建工程经验,通过室内试验和场外摊铺试验进行比较和选择,所以试验的工作量较大。在沥青混凝土心墙开始铺筑施工以前,需进行室内沥青混凝土的物理及力学性能试验、现场摊铺工艺试验、生产性试验,以确定施工配合比及施工工艺。这个试验过程包括三个阶段,即室内配合比设计试验、现场铺筑试验和生产性试验。

2.1 沥青混凝土前期可行性研究

西安理工大学防渗研究所于2011年6月应四川省万源市水务局的委托,进行了大量试验工作,编制了《四川省万源市寨子河水库石渣坝心墙沥青混凝土试验研究报告》,报告中就沥青混凝土原材料、配合比、沥青混凝土的试验情况及结果进行了说明,最终得出结论:“寨子河水库石渣坝采用沥青混凝土心墙防渗是可行的和合理的。”

四川省水利水电勘测设计研究院寨子河水库工程设代组于2013年10月下发了《四川省万源市寨子河水库沥青混凝土心墙堆石坝碾压式沥青混凝土心墙施工技术要求》。

2.2 沥青混凝土室内配合比复核试验

湖北省宜昌市鼎诚工程试验检测有限公司于2014年5月28日~2014年9月10日期间进行了万源寨子河水库工程CⅡ标沥青混凝土设计配合比室内复核试验。针对设计提出的沥青混凝土级配参数表进行了复核,共计进行了12个配合比的沥青混凝土密度、孔隙率、马歇尔稳定度及流值、水稳定性、渗透系数试验,各项试验指标均符合《寨子河水库沥青混凝土心墙堆石坝碾压式沥青混凝土心墙施工技术要求》中要求。另选定了填料用量为13%,油石比为6.8%的这一配合比参数进行沥青混凝土室内静三轴试验及小梁弯曲试验,经检测其弯曲强度、弯曲应变、内摩擦力、黏结力四项指标均满足设计技术要求。

最终编制了《四川万源寨子河水库工程CⅡ标段沥青混凝土设计配合比室内复核试验成果报告》,并于报告中提出“由于矿料生产过程中颗粒级配存在差异,故此配合比矿料级配仍以过筛率为控制依据。在实际施工过程中,应严格进行矿料的颗粒级配筛分试验,并每班进行掺配调整后出具沥青混凝土配料单。”

2.3 沥青混凝土现场摊铺和生产性试验

1)湖北省宜昌市鼎诚工程试验检测有限公司于2014年10月10日至2015年1月26日期间进行了万源寨子河水库工程CⅡ标沥青混凝土现场摊铺及生产性试验。

2)最终编制了《四川省万源市寨子河水库工程CⅡ标沥青混凝土现场摊铺及生产性试验成果报告》,并于报告中提出以下结论:(1)沥青混凝土配合比室内复核试验推荐值适用于本工程,其所检指标均能满足设计要求。(2)沥青混凝土温度控制贯彻整个施工过程,是最重要的控制环节,本工程推荐温度控制值,在施工中应严格执行。(3)沥青混凝土碾压除了应满足推荐的碾压参数外,其碾压方式、铺筑顺序也是影响碾压质量的关键因素。施工中应严格按照成果报告中施工工艺流程及铺筑顺序进行。(4)沥青混凝土接缝和层面处理是沥青混凝土心墙施工的薄弱点,因其检测方式的欠缺,仅外观评述无法判定其结合质量;施工中应加强对此部位的控制。施工应严格按照成果报告中三类层面处理方式进行:冷底子油与沥青砂浆的铺筑要求;层面加热温度应满足规范要求;斜坡面及施工横缝均应严格按照10 cm每层进行电动冲击夯夯实,夯实遍数为12遍;沥青混合料铺筑过程的温度控制。(5)过渡料的铺筑与沥青混凝土同时进行,其碾压参数、级配及控制指标、碾压方式均应按照成果报告中指出的沥青混凝土施工工艺流程及铺筑顺序。

2.4 沥青混凝土施工和安全监测全过程控制

沥青混凝土心墙是土石坝的防渗结构,与土石坝一起发挥效用,因此对沥青混凝土心墙的监测,是土石坝施工期、运行期安全监测不可或缺的组成部分。沥青混凝土心墙的检测项目包括:心墙的变形检测———包括心墙本身的水平位移、垂直位移、心墙与过渡料的错位变形、心墙与混凝土基座接触面的相对位移、心墙与岸坡和刚性结构接缝处的位移等;渗流检测———包括心墙与混凝土基座结合部位和墙后的渗透压力等;心墙内部温度监测。

中国葛洲坝集团于2015年2月25日正式启动了沥青混凝土心墙施工,在施工中严格按照设计要求、施工规范及试验成果进行施工。具体工程管理控制点如表1、表2所示。

通过第三方芯样检测,其密度、孔隙率、渗透系数、小梁弯曲、三轴试验等项目均满足设计要求。

3 结语

心墙沥青混凝土 篇2

关键词：沥青原材料；施工方法；注意事项

1 工程概况

沙尔托海水库位于精河县西南面总库容998×104m3，控制下游灌溉面积20.85万亩，工程规模为中型，工程等别Ⅲ等，主要建筑物大坝为3级，大坝坝顶高程607.34m，坝顶长度170.0m，坝顶宽度8m，最大坝高58m。沥青混凝土心墙与灌浆基座结合，接触段局部加大，扩大段高3m，厚度由2m过渡到0.7m；心墙由底向上分别为0.7m、0.5m两种断面，沥青砼心墙与防浪墙连接。

沙尔托海水库工程的防渗设计为重直防渗，河床基岩和两岸岩体采用帷幕灌浆，河床部位采用混凝土防渗墙，与镶人基岩的混凝土基座及大坝沥 青混凝土心墙一起构成枢纽垂直防渗体系。

2 沥青混凝土原材料的选用

2.1 原材料

沙尔托海水库沥青混凝土所用材料为70#a道路沥青，当地河床天然粗细砂石骨料、42.5普通硅酸盐水泥填料。

2.2 沥青

沥青是混合料的重要组成部分，其质量的好坏直接影响工程的防渗效果，沥青的选择是工程质量的关键。本工程选用中石化新疆库车金石70#a道路石油沥青，厂家对每批进场沥青提供出厂试验检验合格报告，进场后按每30T取样检测一次，（一批不足30T也检测一次）检验合格方可用于工程施工。

沥青主要指标及检验成果详见表1

2.3 矿料

沥青混凝土矿料包括粗骨料、细骨料及水泥（代替矿粉），沙尔托海水库沥青混凝土粗、细骨料采用当地天然粗骨料筛分成20～10mm、10～5mm、5～0.075mm三种成品运至工地分仓堆存。水泥仓储在专用的50t水泥仓储罐内。骨料堆存场均架设有防雨措施，地面采用低标号混凝土找平并高出周围地面10cm，以防雨水倒灌。在沥青混凝土摊铺前对加工好的粗细骨料的物理力学性能进行了检验，检验结果见表2、表3、表4（随机取样）。从检测成果主要指标满足规范要求，才可用于工程施工。

3 施工配合比及允许偏差指标

沥青砼配合比报告单

4 沥青混凝土的拌制和运输

沥青混凝土采用全自动双轴强制式搅拌机拌制，整个拌制过程由微机自动控制。将热骨料与水泥（水泥不需加热）干拌180s，再加入热沥青湿拌50s。沥青混凝土混合料出机口温度控制在150～170℃。沥青混凝土混合料采用ZL30运输机由拌和站直接运至摊铺现场，运距400m。

5 沥青混凝土的铺筑施工

沥青混凝土施工以机械摊铺为主，两岸廊道砼结合处扩大段部分采用人工立模摊铺。

5.1 人工摊铺

测量放线→支立钢模→毡布铺盖模板→过渡料铺筑与初步压实→基面面处理（表面清理、干燥、加热）→人工摊铺沥青混合料→抽掉钢摸→铺盖毡布→过渡料碾压和沥青混合料碾压→施工质量检查。

5.1.1 混凝土基础面处理

沥青混凝土心墙同周边建筑物的连接是防渗系统结构的关键，其处理的好坏将直接影响大坝的安全，必须精心组织施工。

a.混凝土基础面凿毛：待混凝土强度达到设计值的70%后即可进行凿毛。采用带刃的小斧或錘剁掉混凝土表面的乳皮，并用高压风吹净，保证混凝土面平整、干燥。

b.涂刷稀释沥青：稀释剂采用汽油，其掺配比例应视气温、风力等气候条件确定，一般采用40：60（沥青：汽油）。涂刷后的混凝土表面应为棕色。

c.涂刷沥青玛蹄脂砂浆：厚度一般为1～2cm。在施工现场采用人工拌和，对人工砂和矿粉分别加热，温度控制在150～170℃，然后再加入到热沥青（140～160℃）中一起搅拌均匀。

d.铜止水表面用热沥青涂刷两遍。

5.1.2 钢模安装

a.钢模采用300mm×6mm×1250mm的钢板制作，模版两侧采用角钢限位卡固定，模板间连接采用承插式。

b.钢模安装前表面涂刷机油脱作为模剂，拼装好的模板平整严密，尺寸准确。定位后模板距心墙中心线偏差一般控制在±5mm内。

5.1.3过渡料铺筑

模板立好后，用毡布遮盖心墙表面，防止砂石、杂物落入仓面内。采用1m3反铲将掺配好的过渡料粗平，人工配合整平，松铺厚度为30cm。心墙两侧的过渡料应同时铺筑，靠近模板部位作业时要特别小心，防止模板走样、变位。

（过渡料铺筑）

5.1.4结合面清理与加热

结合面要清理干净，摊铺前用红外线加热器（局部采用煤气喷灯）使接合面加热到70℃以上。

5.1.5沥青混凝土混合料运输及入仓

由于沥青拌和站距离心墙铺筑现场较近，沥青混凝土混合料拌好后采用ZL30运输机由拌和站直接运输至仓面入仓，人工整平，松铺厚度为30cm，误差控制在±2cm内，入仓温度控制在155～165℃。沥青混合料在活动钢模内摊平后将钢模拔出，采用先拆模后碾压的方法，可使沥青混凝土与过渡带形成犬牙交错的断面，利于两者的结合，这样对防止沥青心墙的塑性变形具有重要意义。钢模拆除后，立即将粘附在模板内壁的沥青混凝土清理干净，以备下次使用。

（沥青混凝土混合料入仓人工平整）

5.1.6混合料与过渡料碾压

a.碾压顺序及方法：采用2台2.0t自行式振动碾同时静压心墙两侧过渡料2遍后再动压6遍，最后振动碾压沥青混凝土混合料6遍。振动碾行进速度按30m/min控制。沥青混合料摊铺完成后，用毡布将沥青混合料表面覆盖，其宽度为盖住上下游过渡料各20cm，然后振动碾在毡布上碾压，这样不仅解决了沥青混合料表面污染，而且保持了沥青混合料表面的温度，不产生硬壳。实践证明经过这种方法碾压后的沥青混合料表面“返油”良好，未产生纵向裂缝。由于采用毡布遮盖，解决了沥青混凝土表面的“冷却”问题，所以在用振动碾碾压时，还可以采用边下料、边摊平，碾压的方法施工。对于振动碾碾压不到的边角部位（如铜止水附近和齿槽边角），采用重锤人工夯实，直至表面“返油”为止。

b.碾压温度：碾压时最高温度不超过150℃，最低温度不低于130℃。

（2台2.0t自行式振动碾碾压沥青砼填料及过渡料）

6.结语

心墙沥青混凝土 篇3

1 试验用原材料及配合比

试验所用沥青为中国石油克拉玛依石化公司生产的70号 (A级) 道路石油沥青 (桶装成品) , 粗骨料为灰岩人工碎石, 分作9.5~19、4.75~9.5、2.36~4.75 mm三种粒级;细骨料为0.075~2.36mm的灰岩人工砂, 填料为小于0.075 mm的石灰石粉。试验用原材料按DL/T5362-2006《水工沥青混凝土试验规程》进行检测[6], 经检测各项技术性能指标均满足DL/T5411-2009《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》的要求[7]。

试验首先采用均匀正交设计法按矿料级配指数n、填料用量F (%) 和沥青用量B (%) (或油石比) 三因素配置成三种试验水平的9组配合比[8], 然后通过马歇尔稳定度 (压力值) 、流值 (变形值) 及孔隙率对9组配合比进行优选。优选出冬季施工配合比为:矿料级配指数为0.38, 填料用料为14%, 沥青用量为7.0%。

2 试验方法

2.1 直接剪切试验

试验室沥青混凝土剪切试件分上、下两层制备, 采用150mm×150mm×150mm的木制试模, 每层厚度为75 mm。先制备下层沥青混凝土, 为与施工规范中规定的下层料温度下限70℃进行对比, 而将下层料温度分别控制为-25、-10、10、30、50、70、140℃ (140℃为一次成型试件) , 下层料温度降至上述温度后再浇入160~165℃的热沥青混合料, 待热料表面下20mm处温度降至140℃时对上层混合料进行击实。试件采用模拟沥青心墙现场振动碾压法击实成型, 试件成型示意图见图1。

待击实成型后的试件上下层温度相同时标记好结合面位置, 然后将整个试件置于10℃ (沥青心墙工作环境温度) 的恒温室中恒温6h后开始试验, 安装试件时使结合面位置处于上、下剪切盒接缝处, 试验过程中保持30kPa的恒定正压力;剪切速率参照《土工试验规程》 (SL237-1999) 条文说明采用0.01mm/s[9], 每隔20s记录试件的剪应力及剪切位移, 当剪应力明显下降时终止试验。

2.2 小梁弯曲试验

小梁弯曲试件同样用上、下两层分别成型的方法制备, 试件采用一个300mm×150 mm×150 mm的木制试模, 每层厚度为150mm。下层料温度与上述剪切试验试件控制温度相同, 待热料表面下20mm处温度降至140℃时对上层混合料进行击实。待试件上下层温度相同后再将试件切割成尺寸为250mm×40mm×35mm的标准小梁弯曲试件, 使结合面位于切割后试件长度的125mm处并做好标记;最后将切割好的试件置于10℃的恒温水槽中3h, 按照规范中规定的方法进行试验[6]。

3 试验结果及分析

3.1 直接剪切试验结果及分析

对不同结合面温度试件进行密度、孔隙率测定。按上述方法进行试验, 每个温度下2个试件, 试验结果取平均值见表1, 表中抗剪断强度为试件沿剪切面剪断时的最大剪应力;不同结合面温度的剪应力与剪切位移的关系曲线见图2, 剪切后试验断面见图3和图4。

通过表1可以看出不同结合面温度的试件孔隙率除-25℃未满足《水工碾压式沥青混凝土施工规范》 (DL/T 5363-2006) 规范中2%的要求外, 其他结合面温度试件孔隙率均满足规范要求, 表明结合面温度越低试件越难密实。通过图2可以看出试件抗剪断强度随结合面温度的降低而有所下降, 其中结合面温度为-25、-10℃分层成型试件的抗剪断强度峰值与一次成型试件相比分别下降了15.4%、14.5%, 下降值较大;结合面温度为10、30、50、70℃分层成型试件的抗剪断强度与一次成型试件相比分别下降了9.0%、8.1%、6.1%、4.8%, 下降值较小。结合面温度为-25、-10、10℃成型的试件抗剪断强度到达峰值时的剪切位移较小, 并且峰值过后抗剪断强度下降较快, 由于结合面温度过低试件呈现脆性破坏;结合面温度为30、50、70、140℃成型的试件抗剪断强度到达峰值时的剪切位移相对较大, 并且峰值过后抗剪断强度下降较缓慢, 试件随着结合面温度的升高逐渐呈现延性破坏。

从图3和图4试验后现象可以看出试验后试件断面随着结合面温度的升高而呈现出逐渐粗糙的情况, 其中结合面温度为-25℃试件结合情况最差, 剪断后断面比较平整且看不到大颗粒骨料, 而结合面温度为30℃的试件剪断后断面则相对不平整, 规范中要求结合面温度为70℃的试件断面情况与一次成型试件的断面很接近, 较粗糙, 并且可以很清楚地看到大颗粒骨料的存在。由于沥青的脆点在-10℃左右, 下层料温度降至-25℃时已经远低于沥青的脆点, 过大的温差使上层热料的温度散失过快, 在击实过程中不能使大颗粒骨料嵌入下层沥青混凝土, 出现层间结合不良现象, 而结合面温度为30℃及以上的试件则结合较好。

3.2 小梁弯曲试验结果及分析

对试件进行密度及孔隙率的测定后按上述试验方法进行试验, 每个温度下3个试件, 试验结果取平均值, 不同结合面温度试件试验结果汇总见表2;抗弯强度和最大弯拉应变与不同结合面温度的关系曲线见图5;小梁弯曲后试验断面见图6-9。

通过表2可以看出小梁弯曲试件的密度随结合面温度的下降而有所下降, 孔隙率随结合面温度的降低有所增大;只有结合面温度为-25℃的孔隙率略大于规范中2%的要求。通过图4可以看出不同结合面温度小梁弯曲试件的抗弯强度随结合面温度的降低而有所下降, 结合面温度为10、30、50、70℃分层成型试件的抗弯强度与一次成型试件相比分别下降了9.0%、4.5%、4.0%、2.1%, 结合面温度为-25、-10℃分层成型试件的抗弯强度与一次成型试件相比分别下降了24.0%、18.7%;不同结合面温度小梁弯曲试件的最大弯拉应变随结合温度的降低而有所下降, 结合面温度为10、30、50、70℃分层成型试件的最大弯拉应变与一次成型试件相比分别下降了13.4%、8.3%、6.4%、1.6%, 结合面温度为-25、-10℃分层成型试件的最大弯拉应变与一次成型试件相比下降了32.6%、15.7%, 表明结合面温度过低对于沥青混凝土的抗弯曲性能有较大影响, 但抗弯强度和最大弯拉应变仍能满足《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》 (DL/T5411-2009) 中规定的不小于400kPa和1%的要求。

从小梁弯曲试件试验后断面可以看出结合面温度为-25℃的断面较平整, 试件结合面处没有大颗粒骨料嵌入下层沥青混凝土中, 结合情况不良;而结合面温度为30、70、140℃的断面则相对较粗糙且断面处可以很清晰地看到大颗粒骨料, 结合情况相对较好。

4 结语

(1) 当结合面温度降低到-25℃时试件孔隙率已不能满足规范中小于2%的要求。抗剪断强度、抗弯强度、最大弯拉应变均随结合面温度降低而下降, 结合面温度为30℃时与一次成型试件相比分别下降了8.1%、4.5%、8.3%, 下降幅度较小, 能够满足规范要求。

(2) 从试验后试件断面可以看出, 结合面温度为-25℃的直接剪切及小梁弯曲试件试验后的断面较平整, 试件呈脆性破坏, 而结合面温度为30℃的试验后试件断面粗糙不平, 层间有大颗粒骨料相互嵌入, 试件呈延性破坏, 层间结合情况较好。

(3) 试验结果及现象表明, 结合面温度从现行规范要求的70℃降低到30℃后结合面强度没有明显下降, 碾压层面结合质量可以保证, 为冬季低温条件下碾压沥青混凝土心墙的施工提供了理论依据。

参考文献

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[2]刘儒博, 李宗利.碾压式沥青混凝土心墙冬季施工温度控制研究[J].中国农村水利水电.2012, (6) :172-175.

[3]DL/T 5363-2006, 水工碾压式沥青混凝土施工规范[S].

[4]马敬, 蒋兵.高寒地区碾压式沥青混凝土心墙施工配合比的确定及温度控制[J].中国农村水利水电.2008, (7) :84-85.

[5]万连宾, 裴成元, 杨合刚.常规温度度条件下沥青混凝土心墙层间结合质量研究[J].水利水电技术, 2011, 42 (11) :62-68.

[6]DL/T5362-2006, 水工沥青混凝土试验规程[S].

[7]DL/T5411-2009, 土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范[S].

[8]方开泰, 马长兴.正交与均匀试验设计[M].北京:科学出版社, 2001:144-151.

心墙沥青混凝土 篇4

1 原材料及设计方案

本次试验使用的沥青混凝土原材料组成包括最大粒径为19mm的粗骨料 (天然砾石) , 细骨料 (天然砂) , 填料 (42.5普通水泥) , 新疆金石沥青股份有限公司生产的70号 (A级) 道路石油沥青 (桶装成品) , 各材料技术性能指标见表1~表4。采用最大密实度理论, 以均匀正交设计方法设计矿料级配指数n、填料用量F、沥青用量B3因素3水平的9组配合比, 通过极差、方差分析优选出基础配合比为:矿料级配指数为0.36, 填料用料为11%, 沥青用量为6.4%, 得出的各材料质量配合比见表5。

2 试验方法

2.1 水稳定试验

按照《水工沥青混凝土试验规程》中规定制备相应的试件, 测定试件的密度及孔隙率, 并对试件进行水稳定系数的测定[13]。

2.2 浸水马歇尔及真空饱水马歇尔试验

参照试验规程[14]规定:将试件放入恒温水槽中30~40min, 真空饱水后马歇尔试件及浸水马歇尔试件需在恒温水槽中恒温48h, 然后进行马歇尔试验。由于水工沥青混凝土的沥青用量比公路沥青混凝土中要高、孔隙率很小, 水不易进入到沥青混凝土内部, 针对本次试验对马歇尔试件的浸泡时间进行了适当延长, 以便模拟比规范更加恶劣的试验条件。真空饱水试件需先在真空度达到97.3kPa (730mmHg) 以上的干燥器中维持15min, 然后打开进水胶管, 靠负压进入冷水流使试件全部浸入水中, 浸水15 min后恢复常压。浸水马歇尔试件及真空真空饱水马歇尔试件的浸泡时间分别为40min、24h、48h、72h、96h (本试验延长了浸泡时间) , 然后按照标准马歇尔试验方法进行试验。

2.3 冻融劈裂试验

同样参照试验规程[14]中规定:先将试件抽真空饱水后放入有10mL水的塑料袋中, 并放入温度为-18℃±2℃的恒温冰箱中冷冻16h, 然后将试件放入60℃的恒温水槽中, 24h为一次冻融循环。为模拟更加恶劣的环境条件, 本次试验对冻融循环的次数进行了适当增加, 分为0次、1次、2次、3次、4次、5次 (本试验适当增加了冻融循环次数) 。每次冻融循环后测定试件的密度, 将冻融循环完成后的试件浸入温度为25℃±0.5℃的恒温水槽中2h, 然后按50mm/min的加载速率进行劈裂试验。

3 结果及分析

3.1 水稳定试验结果及分析

按照试验规程中的方法对水稳试件进行试验, 试验结果见表6。试件的密度、孔隙率满足规范要求, 水稳定系数为0.99, 满足沥青混凝土水稳定性设计要求。

3.2 浸水马歇尔及真空饱水马歇尔试验结果及分析

根据优选出的配合比制备马歇尔试件, 测定试件的密度、孔隙率。按上述方法对试件进行浸水马歇尔及真空饱水马歇尔试验, 每组4个试件取平均值, 浸水马歇尔试验结果见表7, 真空饱水马歇尔试验结果见表8;浸水及真空饱水马歇尔试验残留稳定度与时间关系对比曲线见图1。

通过表7和表8可以得出:试件密度、孔隙率均满足土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范 (SL501-2010) 的要求。图1表明浸水马歇尔试件在浸泡24、48、72、96h后, 浸水残留稳定度有所下降, 比标准马歇尔试验 (浸泡40 min) 测得的稳定度小, 其中浸泡24h的试件浸水残留稳定度下降了1.6%, 浸泡48h的试件浸水残留稳定度下降了0.6%, 下降值很小, 均小于2%。真空饱和马歇尔试件在浸泡48h后, 真空饱水残留稳定度有所下降, 但下降值很小;当浸泡时间超过48h后真空饱水残留稳定度下降稍明显, 其中抽真空后浸泡48h的试件真空饱水残留稳定度下降了0.3%, 浸泡72h的试件真空饱水残留稳定度下降了3.6%, 浸泡96h的试件真空饱水残留稳定度仅下降了3.9%。

由图1可以得出:浸水、真空饱水试件随着浸泡时间的增加, 其残留稳定度呈下降趋势, 但在前48h下降不明显, 由于试验误差的影响, 有一定波动;随浸泡时间的增加, 48h后真空饱和试件的残留稳定度要小于浸水试件;当浸泡时间为96h时, 真空饱水试件残留稳定度下降了3.9%, 浸水试件残留稳定度下降了1.4%。说明由于水工沥青混凝土沥青用量高, 孔隙率小, 水渗透性小, 即便是真空饱和试件压力水也难以进入试件内部, 两者的残留稳定度均下降不明显, 远大于规范中要求的75%[14]。

3.3 冻融劈裂试验结果及分析

按上述方法对试件进行冻融劈裂试验, 每组4个试件取平均值, 所得试验结果密度、孔隙率、劈裂抗拉强度等见表9, 冻融劈裂强度比与冻融循环次数关系曲线见图2, 冻融循环后密度的试验结果见表10, 冻融循环后试件密度与冻融循环次数的关系曲线见图3。

由表9可以看出试件密度、孔隙率均满足设计规范的要求[3]。图2表明冻融劈裂抗拉强度比随冻融循环次数的增加呈下降趋势, 与未冻融循环强度相比, 5次冻融循环之后, 抗拉强度下降了5%。说明冻融循环次数对于沥青混凝土的水稳定性影响较小。

从表10和图3可以得出冻融劈裂试件密度随着冻融循环次数的增加有所下降, 一次冻融循环之后, 随着沥青混凝土体积的增大, 密度下降较明显, 5组试件密度下降值在0.2%~0.9%之间;2次循环之后密度下降趋势趋于平缓, 下降值减小。3次循环后密度最小, 其对应的孔隙率为1.6%, 仍小于土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范 (SL501-2010) 要求的2%。说明在冻融循环过程中, 有少量水进入试件孔隙中, 受冻后水体积膨胀9%, 使试件体积增大, 密度下降, 随着冻融次数的增加, 试件孔隙受冻结压力作用逐渐弥合, 试件体积逐趋稳定, 密度值也稳定下来;同时由于水在冻融过程中的劈裂作用, 使试件的劈裂抗拉强度有所下降。

4 结语

(1) 采用砾石骨料配制的心墙沥青混凝土, 水稳定系数为0.99, 能够满足设计规范[3]大于0.90的要求。

(2) 浸水、真空饱和试件随着浸泡时间的增加其残留稳定度有所下降, 但在前48h下降不明显, 由于试验误差的影响, 还有一定波动;真空饱水试件残留稳定度最大下降率仅为3.9%, 浸水残留稳定度最大仅下降了1.4%, 但均远大于规范[14]中要求的75%, 可以看出在这样的条件下心墙沥青混凝土仍不宜发生水损害现象。

(3) 劈裂抗拉强度比随冻融循环次数的增加有所下降, 但下降不明显。与未冻融试件强度相比, 5次循环后劈裂抗拉强度仅下降了0.018 MPa, 劈裂抗拉强度比下降为5%, 表明冻融循环作用对沥青混凝土的水稳定性影响也较小。

(4) 冻融劈裂试件密度随着冻融循环次数的增加有所下降, 5组试件密度下降值在0.2%~0.9%之间, 下降值较小并逐趋稳定, 冻融循环后试件孔隙率仍满足设计规范[3]小于2%的要求。

心墙沥青混凝土 篇5

沥青混凝土具有很好的抗渗性能, 渗透系数可达10-7cm/s~10-10cm/s, 同时沥青混凝土还因具有较好的塑性和柔性, 能适应坝体的变形而得以在许多水利工程中广泛应用。水工沥青混凝土配合比设计的主要任务就是对各项设计指标提出要求, 选出技术上可靠、经济上合理的配合比[1], 以便保证工程的安全可靠性。配合比设计工作通常包括室内配合比设计试验和现场铺筑试验两部分:通过对现场取样的沥青、粗细骨料检验及分级后进行室内配合比试验, 优化矿料级配及沥青用量等各配比参数, 确定出标准配合比[2];现场铺筑试验则是根据现场矿料的实际筛分结果和试铺试验的实际效果, 对标准配合比中的矿料级配及沥青用量这两个配合比参数进行适当的调整, 从而保证浇筑的沥青混凝土的孔隙率及马歇尔强度和稳定度等指标均能满足工程设计的要求。

1 矿料级配的选择

在沥青混凝土的组成材料中, 各级矿料的级配组成对沥青混凝土的物理、力学性能影响很大。各级矿料在级配良好的情况下, 可以最大程度上减小矿料颗粒间的空隙率, 使成型后的沥青混凝土达到较为紧密的状态, 从而可最大限度地发挥沥青混凝土结构强度的效能, 保证沥青混凝土具有良好的综合性能。

1.1 骨料

1.1.1 骨料种类

沥青混凝土骨料包括粗骨料和细骨料。粗骨料一般要求采用坚硬、无风化、洁净且与沥青粘结力良好的碱性岩石。细骨料可选用人工砂或天然砂[3], 人工砂多为碱性母岩破碎形成, 与沥青的粘附性较好, 因而多将人工砂作为首选考虑。天然砂固然多为酸性骨料或含酸性矿物及泥质较多, 但天然砂一定比例地取代人工砂后具有可改善整体矿料的级配以及可降低沥青混凝土成本的优点, 使得在一些水利工程中采用天然砂与人工砂掺配使用也同样取得了良好的效果[4]。

1.1.2 骨料最大粒径

骨料最大粒径对沥青混凝土的防渗效果有影响。骨料粒径过大, 使沥青混凝土的匀质性降低, 容易形成渗漏通道, 降低防渗效果;粒径过小, 沥青混凝土的强度降低, 变形增大。

通常对于防渗沥青混凝土粗骨料的最大粒径不应超过压实后的沥青混凝土层厚度的1/3, 且不应大于19 mm[5,6]。理论计算及大量工程实践证明, 水工沥青混凝土骨料最大粒径取19 mm是较适宜的。国内几个水工沥青混凝土工程中所使用的骨料最大粒径情况见表1。

mm

1.2 填料

1.2.1 填料种类

填料通常是指矿料中颗粒粒径小于0.075 mm, 且能够较好在沥青中高度分散并与沥青很好地粘结在一起用于填充其他各级矿料间空隙的材料。工程中通常采用的填料多为石灰岩、大理岩及白云岩等碳酸岩石加工而成, 当加工填料的石料岩性偏酸性或加工的矿粉填料数量及质量不能满足工程需求时, 此时可考虑选用有足够细度的水泥作为填料来替代矿粉, 可有效改善骨料与沥青的粘附性, 保证沥青混凝土的水稳定性。

1.2.2 填料用量

填料数量的多少对沥青混凝土的力学性能影响较大。通常以填料浓度的大小来表征沥青胶结料的粘度和强度:当填料浓度较大时, 填料表面形成的沥青膜的厚度减薄, 混凝土内部能够形成许多细小的封闭孔隙, 沥青胶结料的粘度和强度会随之提高, 从而也会使沥青混凝土获得较大的稳定性;当填料浓度较小时, 沥青混凝土内部多形成连通的开口孔隙, 沥青混凝土的力学性能及耐久性性能均会不同程度地降低。因此, 填料用量是沥青混凝土配合比设计的一个关键技术指标, 应做好对填料用量的实时控制[7,8]。

填料用量和沥青用量比例调整适宜可使沥青混凝土获得较低的孔隙率及良好的技术性能。在改变沥青用量的同时, 也应相应地改变填料用量, 二者之间存在的最佳比例关系一般在1.9左右, 这样配得的沥青混凝土的孔隙率可在规程允许范围之内。SL501—2010土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范中 (以下表述简称设计规范) 推荐的碾压式沥青混凝土心墙材料的填料用量范围为10%~14%;浇筑式沥青混凝土心墙材料的填料用量范围为12%~18%。

1.3 矿料的标准级配

水工沥青混凝土的矿料标准级配设计通常是根据设计规范中丁朴荣教授提出的丁氏公式计算获得。丁氏公式是基于泰波公式, 而泰波公式又是将级配接近抛物线状的富勒曲线进行相应调整, 允许集料的级配在一定的范围内波动。丁氏公式则是考虑填料的取值会影响到沥青混凝土的相关技术性质的变化, 故先将填料用量确定出来。

丁氏级配公式为:

其中, Pi为孔径di筛的通过率, %;P0.075为粒径小于0.075 mm填料用量, %;Dmax为矿料最大粒径, mm;di为某一筛孔尺寸, mm;n为级配指数。

从上述丁氏级配公式中可以看出:在骨料最大粒径和填料用量已确定前提下, 级配指数对矿料的标准级配影响较大, 该指数可以表征矿料中粗、细骨料含量的比例:级配指数越小, 则矿料中细骨料部分的含量越多;级配指数越大, 则矿料中粗骨料部分的含量越多。

目前, 国内碾压式沥青混凝土心墙材料的矿料级配指数多在0.38~0.42之间取值, 设计规范中推荐碾压式沥青混凝土级配指数的范围为0.35~0.44。西安理工大学的学者认为, 矿料级配指数在0.34~0.42之间变化, 可以使矿料达到较大的堆积密度。对于浇筑式沥青混凝土, 级配指数可以取值小一点。设计规范中推荐浇筑式沥青混凝土级配指数取值范围为0.30~0.36。

2 沥青

2.1 沥青种类

在沥青混凝土组成材料中, 沥青作为胶结矿料的载体, 其稳定性对沥青混凝土的力学性能影响较大。为提高碾压式沥青混凝土的稳定性, 通常选用标号较高的沥青 (如70号或90号) ;对于浇筑式沥青混凝土而言, 因考虑其油石比较大, 为防止沥青混合料分离流变而一般选用标号较低的沥青 (如50号) 。

2.2 沥青用量

通过以上参数的选择, 就可计算出矿料级配的设计值。在确定出矿料合成级配后, 沥青用量成为影响沥青混凝土性能的唯一因素, 工程中对沥青混凝土的沥青数量是用沥青用量或沥青含量来表示的。

沥青用量 (或称油石比) 系指沥青材料质量与矿料总质量的比率[9], 即:

沥青含量系指沥青材料质量占沥青混凝土总质量的比率, 即:

两个量之间的关系:

显然, 沥青含量数值要小于沥青用量数值。由于沥青用量在计算、配料、调整以及操作等方面较方便, 常为工程人员使用。沥青用量通常对沥青混凝土的密度、强度、水稳定性等性质影响较大, 对于沥青混凝土心墙材料不仅有强度上的要求, 而且有适应变形的性能 (即在一定温度和荷载作用下不易开裂的塑性) 的要求。因此, 在沥青混凝土的组成结构中还应保持一定“自由沥青”的数量。从而对于沥青用量的问题, 也就成为如何选择自由沥青用量的问题。

设计规范中推荐碾压式沥青混凝土心墙中的沥青占沥青混凝土总重 (沥青含量) 为6%~7.5%;浇筑式沥青混凝土心墙中的沥青占沥青混凝土总重 (沥青含量) 为9%~13%。国内的几座水工沥青混凝土的沥青用量情况见表2。

从表2中可以看出以上几个工程的沥青用量均在规范推荐范围之内, 其中下坂地工程因其心墙坐落在深厚覆盖层上, 为增加沥青混凝土心墙的柔性以适应地基的较大变形, 因而选用了较大的沥青用量。

3 结语

1) 沥青混凝土配合比设计旨在合理选择各级矿质材料的级配组成和沥青用量这两大参数, 以便正确的指导沥青混凝土配合比设计。2) 沥青混凝土配合比设计参数的合理取值, 一方面可以保证配合比设计的准确性, 另一方面也可以优化配合比方案, 减少试验工作量, 提高工作效率。3) 通过沥青混凝土室内配合比设计得到的矿料级配和沥青用量参数应该在现场试铺试验中进行进一步的验证, 并根据现场各级矿料的实际分布情况通过级配调整使配制出来的沥青混凝土满足工程设计要求。

摘要：针对沥青混凝土心墙配合比设计中对矿料级配及沥青用量等参数合理取值的问题, 结合国内已建的沥青混凝土心墙工程, 从矿料级配的选择及沥青用量的选择原则上进行了探讨和分析, 结果表明:对沥青混凝土配合比设计参数的合理取值, 可以保证配合比设计的准确性, 同时也可以优化配合比方案。

关键词：沥青混凝土心墙,配合比,设计参数,沥青用量

参考文献

[1]丁朴荣.水工沥青混凝土材料选择与配合比设计[M].北京:水利水电出版社, 1990:117-120.

[2]慈军, 葛毅雄, 努尔开力·依孜特罗甫, 等.正交设计在浇筑式沥青混凝土心墙坝中的应用[J].水资源与水工程学报, 2012 (6) :62-64.

[3]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[M].上海:同济大学出版社, 2001:15-26.

[4]慈军, 李双喜, 努尔开力·依孜特罗甫.掺不同细骨料的碾压式沥青混凝土的力学试验研究[J].水利与建筑工程学报, 2012 (4) :50-75.

[5]SL 514—2013, 水工沥青混凝土施工规程[S].

[6]SL 501—2010, 土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范[S].

[7]慈军.人工细集料中的矿粉含量对碾压式沥青混凝土稳定性的影响[J].中国农村水利水电, 2014 (6) :180-185.

[8]慈军.沥青混凝土配合比设计后矿料级配调整分析[J].人民长江, 2014 (6) :68-70.

心墙沥青砼在冬季施工中的应用 篇6

新疆五一水库工程规模属中型Ⅲ等工程, 建筑物级别:大坝为2级建筑物, 溢洪洞、泄洪洞、发电洞级电厂厂房为3级建筑物;临时建筑物为4级。

拦河大坝设计洪水标准为100年一遇, 洪峰流量Q=1610m3/s;校核洪水频率土石坝为2000年一遇, 洪峰流量Q=3200m3/s。

沥青混凝土土坝坝顶高程1375.7m, 建基面高程1272.00m, 最大坝高102.5m, 总库容0.995亿m3。坝顶宽度为10m, 坝长384.6m。上游坝坡1:2.5, 坝体填筑分区从上游至下游分为:上游砂砾料区、上游过渡料区沥青混凝土墙、下游过渡料区、下游砂砾料区、利用料区、下游排水区。

2 心墙沥青砼冬施工程量

为了保证新疆五一水库大坝工程2014年的防洪度汛要求:201年5月31日, 大坝沥青砼心墙填筑到1323m, 6月30日填筑至1338m。同时计划2013年冬休前大坝沥青砼心墙填筑达到EL1284m高程, 即沥青砼心墙共上升9.6米, 约500m3。

根据水工碾压式沥青砼施工规范要求:当环境温度低于0℃时, 沥青砼不宜施工。若进行施工, 必须采取必要的措施, 并报监理人批准方可实施。对现场实测, 目前白天气温接近0℃, 夜间温度已达-10℃。

本次冬施的时间为12月20日开始, 至大坝沥青砼心墙填筑达到EL1284m高程时间为止。

3 沥青砼防渗心墙设计

沥青混凝土防渗心墙是由热拌沥青砂石混合料经现场摊铺、碾压而成的, 它通过设置的砼基座和地下混凝土连续墙连接, 并与经帷幕灌浆处理的坝基三者一起组成完整的土石坝的防渗体系, 防止土石坝水流渗漏和保证渗流稳定。因此沥青混凝土防渗心墙必须具备以下技术要求:

稳定性:包括结构稳定性、热稳定性和水稳定性等。由于土石坝填筑体的自然沉降和位移, 沥青混凝土防渗心墙可能随之发生变形, 因此应具有适应这种变形而减少产生裂缝的能力;沥青混凝土防渗心墙为水下结构, 应具有水稳定性, 水稳定性系数应大于0.85。

挠曲性:沥青混凝土防渗心墙是薄层传力结构物, 在上游产生水侧压力、风浪侧压力、自重力、地震力等荷载的作用下, 应具有不产生弯曲变形的挠曲性。

不透水性:沥青砼的不透水性是沥青混凝土防渗心墙在土石坝中得以应用的关键所在, 一般孔隙率要求控制在2%~4%, 渗透系数不大于1×10-4cm/s。

施工和易性:是指沥青混合料在摊铺和碾压工作时的难易程度。影响和易性的关键是混合料的级配, 必须根据施工现场所处的地理、气候环境, 选择沥青混合料的组成材料, 并进行合理的配合比设计。

3.1 沥青混凝土室内配合比试验

(1) 经原材料 (包括沥青、粗骨料、细骨料和填料) 物理性试验、冷底子油 (汽油和沥青) 的掺配喷涂效果试验、沥青砂浆抗剪强度试验及碾压式沥青混凝土配合比试验 (试验粗选2组矿料级配合沥青含量为6.2%~7.2%之间的12组, 进行室内碾压式沥青砼成型及各项物理性能检测试验) 。

(2) 送检的克拉玛依70号水工沥青和各级骨料的各项性能指标均满足沥青砼原材料的技术要求。

(3) 推荐冷底子油:沥青:油=3:7。

(4) 推荐沥青砂浆配合比:沥青:石粉 (<0.074mm) :人工砂 (2.5~0.074mm) =1:2:3。

(5) 采用上述原材料可以配制出满足迪那河五一水库碾压式沥青砼技术设计的要求。

3.2 沥青混凝土现场铺筑碾压试验

在沥青混凝土心墙正式施工前, 需要进行碾压式沥青心墙施工的现场模拟试验, 以确定碾压式沥青混凝土心墙的现场施工的各项参数, 用以指导现场工程施工。迪那河五一水库碾压式沥青混凝土现场试验结论如下:

(1) 现场试验沥青混合料抽样及沥青混凝土各项物理性试验结果, 表明室内试验所推荐的配合比具有很强的适应性, 确定其为最后的施工配合比。

(2) 现场施工中沥青、矿料、混凝土出机口温度宜控制在140℃~160℃, 矿料:160℃~170℃, 沥青混合料:150℃~170℃。拌合工艺:投料顺序:粗骨料—细骨料—矿粉, 干拌15s, 注入热沥青湿拌45s。

(3) 使用BW120-3振动碾时, 最佳碾压温度宜控制在140℃~150℃最佳碾压厚度为200mm;用BW120-3振动碾碾2遍, 再动碾8遍, 再用LP6500振动碾2遍, 静碾2遍, 可达到压实度和平整度的要求。

(4) 沥青混凝土与水泥混凝土基座之间、沥青混凝土上下层之间同一层沥青混凝土相邻段之间的结合较好, 沥青混凝土心墙与上下游两侧过渡料之间的结合较好, 沥青混凝土渗入两侧过渡料约为设计值的15%。

(5) 沥青混凝土心墙过渡料采用BW120-3振动碾静碾2遍, 再动碾6遍, 过渡料密实度达到设计要求, 与沥青心墙结合良好。

4 沥青砼冬施措施

为了确保沥青砼冬季施工质量, 根据其他类似工程经验和本工程特点, 对沥青砼施工的每个环节进行了仔细分析。其主要影响因素有1) 沥青砼拌合楼的机电、传动、管路部分在低温下极易发生故障;2) 沥青混合料在接料、运输过程中温度损失较大, 不易保证沥青混合料的入仓温度;3) 沥青混合料在入仓后的仓内平整和碾压时受环境温度影响, 不易保证理想的碾压温度及沥青混合料面层温度损失过快对碾压质量造成影响;4) 在低温条件下, 沥青砼施工的机械设备启动、运行易突发故障, 作业人员和设备运行降效较大。

针对以上影响因素, 采取以下冬施措施。

4.1 机械设备运行保障措施

4.1.1 增加保温装置

①拌合楼所有电机、传动、管路系统增加了电热保温层和保温罩保证在低温情况下能正常启动和运行。沥青混合料出料口搭设钢管架保温棚, 减小混合料温度损失。

②用于沥青混合料接料和入仓的ZL50装载机料斗加设了保温层。

③沥青砼水平运输的三辆自卸汽车车厢改装成带保温装置的车厢。车箱四周采用岩棉进行保温, 车顶加上保温苫布;目的是减少运输过程中的温降, 防止沥青混合料温度损失过大。

④在骨料堆场, 采设备保养及维修。用苫布进行覆盖防止雨雪、冰霜

4.1.2 设备保养及维修

①建立沥青砼专用设备维修班, 及时处理设备故障。

②沥青拌合楼、运输设备、碾压设备低温运行时易发生故障, 增大了沥青砼施工专用设备零部件的采购库存量, 来保障沥青砼心墙的连续施工。

③所有的施工机械都使用-35#柴油。

4.2 技术措施

(1) 增加沥青含量

增加沥青含量 (加大油石比) , 设计碾压式沥青砼中沥青含量为6.9%。低温施工时, 根据现场实际情况将沥青含量适当提高0.3%, 达到7.2%。

(2) 提高沥青砼入仓温度

根据规范规定, 沥青加热温度应控制在160℃±10℃, 骨料加热温度应控制在180℃±10℃。施工时将沥青的加热温度控制在160℃左右骨料的加热温度也相应提高, 矿粉不加热。保证沥青砼出机口温度达到160-170℃。

(3) 沥青混合料的入仓温度宜控制在140-165℃。

(4) 沥青混合料碾压时应控制碾压温度, 初碾温度不宜低于130℃, 终碾温度不低于110℃, 最佳碾压温度控制在140-145℃。

(5) 沥青砼摊铺前, 下层表面应干燥, 清洁, 无冰、雪、霜等, 施工中做好充分准备。

(6) 摊铺时选择风力不超过4级的晴朗天气进行, 并尽量选取中午气温较高时段进行。摊铺后的沥青混凝土尽快碾压密实, 如不能及时碾压, 需用保温篷布或保温棚进行覆盖。

(7) 做好协调管理, 及时进行浇筑施工, 采取快卸、快铺、快平、及时碾压、及时成型的方针。

(8) 已针对冬季沥青混凝土施工的注意事项和技术交底, 对项目部管理人员前后进行了两次培训。并决定, 此次大坝心墙冬季施工, 项目部所有相关管理人员全部参与到生产一线, 加强现场技术、质量、安全力量, 以确保大坝心墙施工顺利进行。

(9) 冷底子油按照试验要求在拌合楼配制, 沥青:汽油=3:7。配置好后, 在现场喷涂。

(10) 冷底子油喷涂24h, 待汽油充分挥发后, 涂刷沥青玛蹄脂。沥青玛蹄脂的配比, 沥青:矿粉:人工砂=1:2:3。沥青玛蹄脂在现场用人工拌制。

(11) 施工期间加强上游积水坑的排水, 确保沥青混凝土面干燥、干净。

5 施工成果检验

沥青混合料的制备、运输、心墙铺筑、碾压、施工接缝与层面处理、雨季施工措施和沥青混凝土心墙的质量检验, 均符合《土石坝碾压式沥青砼防渗墙施工规范》和现场铺筑碾压试验结果所确定的各项参数。沥青砼的质量要求见表1, 质量检测的项目及频度根据设计要求或监理工程师的要求确定。具体检测项目及要求见表2:沥青混凝土防渗墙质量检测项目及要求中的相应部分。

沥青砼每层碾压施工完毕后, 由现场试验室对沥青砼压实质量进行检测。检测采用核子密度仪无损检测容量, 渗气仪无损检测渗透系数。心墙每升高2~4m沿坝轴线每50~100m钻取芯样两组, 按要求进行容重、孔隙率、渗透系数、配合比、水稳定系数、三轴、弯曲等项目的检测见表5。

6 结束语

通过本工程对冬季施工心墙沥青砼的尝试, 解决了沥青心墙受冬季低温条件限制而保温处理难的技术难题。总之, 在冬季低温极端天气下进行心墙沥青砼的施工, 可根据当地的具体环境选用的合适保温方法, 针对各地不同的温度状况, 对配合比, 出仓温度, 外加剂, 辅助材料等灵活选用, 以达到规定施工要求, 不影响工期。

摘要：新疆迪那河五一水库采用沥青混凝土心墙, 但由于新疆冬季天气极端无法采用常规温度心墙沥青砼施工方法。经论证, 采用冬季施工措施即可克服新疆极端天气从而达到工程施工设计要求。

心墙沥青混凝土 篇7

龙马水库是一座以灌溉为主, 结合发电、养鱼等综合利用的中型水库。水库枢纽工程水工建筑物主要由主坝、4座副坝、溢流坝、输水涵管、坝后电站及管理房、引水灌溉系统等组成。主坝为均质土坝, 坝顶高程210.59m, 坝顶长170m, 坝顶宽4m, 最大坝高38.2m。建库时, 填土夯实、碾压不够密实, 坝体局部疏松。大坝加固之前, 坝体渗水比较严重, 下游坡脚潮湿, 洼地、水塘常年积水, 坝体内有白蚁洞, 旧涵管外壁等有渗漏隐患。平果龙马水库主坝除险加固工程采用了塑性混凝土防渗墙施工技术, 防渗墙的轴线处于坝体中线上游1.0的位置, 最大墙身深约36.8m, 成墙厚度为0.6m, 成墙面积4300m2。

2 塑性混凝土防渗心墙施工工艺

2.1 混凝土配合比设计

本工程塑性混凝土的设计技术指标如下:混凝土的28天强度在2Mpa~4Mpa之间;弹性模量E≤100~500Mpa, 渗透系数K为1×10-7~1×10-8cm/s, 抗渗等级W6。结合现场原材料, 经过试验室多次配合比试验后, 最终确定施工配合比为:水泥∶膨润土∶粘土∶中砂∶碎石∶水=1∶0.30∶0.55∶4.5∶4.5∶1.64;每方混凝土的水泥用量为170Kg。

2.2 施工平台和导向槽

施工平台要求平坦、坚固、稳定, 保证抓斗工作时平稳及成墙垂直度。一般平台宽度在8m以上, 根据本工程的实际情况, 将大坝顶高程降低1.4m, 以保证施工平台的宽度。钢筋混凝土梁埋深1m, 梁高1m, 槽内净宽70cm。导向槽的施工接头位置, 应与防渗墙的施工接头位置错开, 另外还设置插铁以保持导墙的连续性。

2.3 成槽方法

由于本工程上层是人工填土, 下部为粉质粘土夹杂碎石, 因此成槽施工时采用泥浆护壁, 采用“两钻一抓”施工方法, 选用CZ-22型采用冲击钻机钻进两相邻的主孔, 终孔后, 再用液压抓斗抓挖中间副孔。

2.4 终孔和清孔

终孔后按规范对孔深、槽宽、孔壁倾斜率、槽孔孔深淤积厚度与平整度进行检查验收。终孔验收合格后进行清孔, 先采用抓斗抓取, 泥浆循环出渣, 再用钻头扰动、砂石泵抽取清孔换浆, 将孔内含有大量砂粒和岩屑的泥浆换成新鲜泥浆。抽吸出的泥浆经四级采用沉淀池沉淀净化后, 再抽回到槽孔重复利用, 以降低施工成本。

2.5 槽段划分及槽段连接

根据水库主坝坝体情况、地层情况, 槽段划分为一期、二期槽段, 槽段长度同为5.5m, 每个槽段分为两个主孔及一个副孔, 先施工一期槽段, 后施工二期槽段。

相邻墙段间的连接工艺是防渗墙施工中的技术难点, 接缝质量不良常会成为墙体中的隐患。本工程槽段连接采用“抓凿法”或用钢丝刷子钻头刷冼, “抓凿法”在一期槽段浇筑完成后24~48小时左右, 用抓斗抓除20~30cm的槽端至一期槽底。钢丝刷子钻头刷冼是在二期槽孔浇筑混凝土前, 把一期槽孔两端已浇筑混凝土表面附着的岩屑和泥皮刷冼干净, 然后再进行在其槽孔浇筑混凝土与之连接。以确保保证防渗墙体的整体。

2.6 塑性混凝土浇筑

该水库主坝为均质土坝, 其防渗心墙采用塑性混凝土防渗材料。塑性混凝土是一种柔性材料, 是采用膨润土替代一部分水泥配制而成的, 其应变较普通混凝土大, 但是其弹性模量又比普通混凝土小, 比较接近周围土体的变形模量, 因此, 可以很好的适应地基的形变, 从而减小了墙体的拉应力, 防止强身开裂。

塑性混凝土浇筑施工工艺流程为:混凝土拌合→混凝土高压泵→泵管→孔口漏斗→导管→槽孔→测量混凝土顶面高程→起拨拆卸导管。

防渗墙混凝土采用泥浆下导管灌注的方法进行灌注。为接卸方便, 导管采用卡扣连接。根据槽段深度来配置相应长度的导管, 并将导管逐节垂直下放。每一期槽段长5.5m, 下设导管两套, 导管距槽端1~1.2m, 距孔底0.10~0.20m。混凝土灌注前, 将与导管内径相符的橡皮球放入导管中, 开浇时首先将漏斗内注入0.2~0.3m3的砂浆, 砂浆的配合比可用去掉石子后的原混凝土配合比。满管后, 缓缓将导管提升20~30cm, 使导向球压出, 混凝土下落, 很快将导管下放回到原处, 使导管出口埋入混凝土中, 然后继续再向导管内注入混凝土浇, 依靠混凝土的自重将泥浆挤压出槽孔顶, 从而完成混凝土的灌注工作。在混凝土的灌注过程中, 严格控制槽内混凝土面高差和导管埋深, 混凝土面上升速度大于2m/h, 且均匀上升, 其高差应控制在0.5m范围内。每浇一个槽段最少做二次坍落试验, 其值为18~22cm, 扩散度在35~40cm范围内, 和易性不好的混凝土不得使用。混凝土灌注必须要连续进行, 不得中断, 若因故中断, 中断时间不得超过30min。当灌注至设计高程后便将导管全部拔出。在浇筑过程中要及时填绘混凝土浇注指示图, 校对浇注方量, 指导导管拆卸, 对浇注施工作出详细记录, 浇注指示图和浇注记录, 既是指导导管拆卸的依据, 又是检验施工质量的重要原始资料, 在填会指示图的同时, 核对孔内混凝土面所反映的方量与实际灌入孔内的方量是否相符。导管大量漏浆或混凝土中严重混浆可根据以下几种现象判定:1) 经检查发现导管下埋深不够, 相差过大。2) 经检查发现导管拔出混凝土面, 且浇注了一定的时间。3) 按实测浇注高度计算的浇注方量超过计划方量过多, 且持续反常。4) 经检查发现导管内进浆或管内混凝土面过低。

3 关键问题的处理

1) 槽段坍塌。在地层松散、孔隙率大、护壁泥浆指标不够及成槽工艺或方法不合理等情况下施工, 易发生槽段坍塌。发生槽段坍塌后, 可采用加大护壁泥浆的比重、粘稠度或向孔内直接投放粘土回填等;坍孔严重时采用水泥泥浆或低标号混凝土, 待坍孔地段稳定后再重新成槽。2) 漏浆。在造孔抓槽施工时, 发现大坝外坡有多处漏浆现象, 分析其原因, 主要是大坝内存在白蚁巢穴或漏水通道, 采用浓水泥泥浆注满浆空洞, 待水泥泥浆凝结后再重新造孔抓槽。3) 旧放水涵管。建库时, 设一放水涵管穿过大坝坝体, 本次加固造孔抓槽前, 先详细钻探分析确认其位置, 高程, 以防造孔抓槽破坏旧涵管。然后布设合理的灌浆孔, 以灌浆充填旧涵管周围补齐处理。最后待新放水隧洞竣工使用后, 用混凝土充填整条旧涵管。

4 结语

心墙沥青混凝土 篇8

云南省某水电站位于澜沧江下游干流上,电站装机容量5 000余MW。工程由心墙堆石坝、左岸溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞、左岸地下式引水发电系统及导流工程系统等建筑物组成。大坝心墙垫层混凝土主要包括心墙基础混凝土垫层和灌浆廊道混凝土两部分。心墙基础混凝土垫层在浇筑完成后的一段时间内,结构混凝土受内外温差等影响产生不均匀收缩,从而出现裂缝,大部分裂缝为贯穿性裂缝。此类裂缝的产生可能会导致渗漏现象的出现,影响大坝的结构安全。为解决渗漏及结构补强问题,需对该类型的裂缝进行化学灌浆处理。

该水电站大坝心墙基础垫层混凝土裂缝采用“骑缝钻孔灌浆法”,使用LVE改性环氧浆材和FS-A41(环保)自动注浆泵进行化学灌浆。

2 施工设备

1)打磨设备:电动金刚石角磨机。

2)冲洗设备:冲毛机。

3)通风设备:无油式空气压缩机。

4)灌浆设备:FS-A41(环保)自动注浆泵。该自动注浆泵是在总结三峡水电站、溪洛渡水电站等大型水电站工程施工经验的基础上研发出的用于双组分化学灌浆的自动施工设备,适用于注射比例相对固定的双组分化学灌浆材料。它能有效地避免人工操作带来的配比不稳定等问题,可保证施工的质量。

5)钻孔设备:手持式工程钻机(SG-100)、博世钻(5-38D)、金刚石钻(J-10)。

6)质量检查设备:HITI-TE76型取芯钻机,取芯直径为90 mm。

7)计量用具:量杯、电子秤、温度计等。

3 灌浆材料及封缝材料

3.1 灌浆材料

灌浆材料选用LVE改性环氧树脂浆材,它是注射灌浆系统中常用的一种双组分、无溶剂、低黏度、环保型的环氧树脂浆材,配比(体积比)为:A组分∶B组分=6∶1。产品满足JC/T 1041—2008《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》标准中Ⅰ型产品的技术要求,其主要性能指标见表1。

3.2 封缝材料

1)“堵漏灵”环氧砂浆:“堵漏灵”环氧砂浆采用“堵漏灵”加上环氧树脂高分子材料拌制。其中,“堵漏灵”满足JC 900—2002《无机防水堵漏材料》标准中Ⅱ型产品的技术要求,主要性能指标见表2。

2)ECH粘胶:ECH粘胶由高分子聚合物、活性填充料组成,不含任何有机溶剂。产品技术指标参照企标Q/JK 02—2006执行,其性能检测数据见表3。

4 施工工艺

施工工艺流程:准备工作→裂缝描述→表面清理→布孔、钻孔→安装灌浆嘴→封缝→压风检查→灌浆→灌后处理→质量检查及验收。

4.1 准备工作

先接电布置水管,并根据裂缝所处的位置,决定是否需要搭设排架或设置挡水围堰。

4.2 裂缝描述

为准确布置注浆嘴及确定灌浆压力,根据现场实际情况,对裂缝走向及缝宽进行描述,并做好记录。

4.3 表面清理

采用金刚石角磨机沿裂缝两边各打磨10 cm,并深度打磨1.5~2.0 mm至新鲜混凝土面。除去混凝土表面水泥浆皮、碳酸钙沉淀物等各种杂物,以免影响封缝效果。

4.4 布孔、钻孔

1)布孔

灌浆孔位采取骑缝布置,孔距为25~30 cm,裂缝交叉点和端点不受孔距限制,也都布孔。图1为平面布孔示意图。

2)钻孔

(1)准备工作:裂缝产生后,由于种种原因,缝口污染堵塞必然存在。为保证注浆通道畅通以及灌浆质量,采取“骑缝钻孔灌浆法”,以骑缝钻孔为注浆孔,排水排气孔为检查孔。

(2)造孔:包括骑缝造孔和造检查孔。骑缝造孔采用手持式取芯钻造孔;检查缝深的斜孔采用手风钻造孔。图2为斜孔钻孔布置图。

骑缝孔间距宜在30 cm以内,孔径3.0 cm,钻孔角度垂直于混凝土面,钻孔深度5 cm;斜孔孔间距宜在300 cm以内,孔径3.8 cm,钻孔角度与混凝土面成65°夹角,钻孔深度以穿透缝面30 cm左右为宜。

(3)封闭孔:在裂缝和结构缝交叉部位靠结构缝端钻封闭孔,孔径、孔深视现场具体情况而定,采用手风钻钻孔。

3)冲洗、检查

造孔后用洁净的压力水将钻孔内的粉末、碎屑冲洗干净,并检查和记录孔径、孔深、成孔的角度。

4.5 安装灌浆嘴

1)骑缝孔安装灌浆嘴:将Φ27~30 mm PVC专用注浆嘴放入灌浆孔内,用“堵漏灵”环氧砂浆封闭固定。

2)斜孔安装灌浆嘴:孔内插入过缝钢筋或投放干净、干燥的碎石至低于洞口5 cm左右处,然后将Φ27~30 mm PVC专用注浆嘴放入斜孔内,用“堵漏灵”砂浆封闭固定。

3)记录:每条缝在灌浆嘴安装完毕后,对各个孔按1#、2#……逐一进行登记编号,做好记录。

4.6 封缝

封缝材料选用“堵漏灵”砂浆和ECH粘胶,待灌浆嘴安装完毕后即对缝口进行封缝处理。封缝时裂缝表面必须清洁干燥,以裂缝为中线进行封缝处理。封缝宽12 cm,呈龟背状,中间高度为5 cm。

4.7 压风检查

1)通风检测时间

封缝8 h(可根据环境温度调整)后,方可进行通风检测。通风压力最高不得超过灌浆设计压力的30%,或按设计要求操作。

2)操作方法

(1)关闭除1#、2#以外的所有灌浆嘴,把1#灌浆嘴接上输风管进行压风,同时将2#灌浆嘴的软管插入水中,观察水中是否有气泡冒出。如有,说明1#、2#灌浆嘴是串通的。否则为不串通,必须重新埋设灌浆嘴。

(2)检测完1#、2#灌浆嘴后,关闭1#灌浆嘴,将2#灌浆嘴接输风管,打开3#灌浆嘴,用上述方法进行通风检测,检测标准同上。

(3)在检测各灌浆嘴的同时,用肥皂水抹在封缝材料上,肥皂水涂抹宽度要超过封缝材料,观察有没有气泡冒出。如有,则必须先进行处理,然后方可灌浆。

4.8 灌浆

1)灌浆顺序:混凝土表面立面竖向裂缝或斜向裂缝的灌浆应自下而上进行。从最底部的灌浆嘴开始,自下而上逐嘴上移灌注,随着灌浆过程的进行,浆液在缝面内逐步向纵深、向上填充。当最后一个灌浆嘴出浆时,表明浆液已基本填充完全,此时将最后的灌浆孔接上输浆管,继续灌浆,直至灌浆压力达到标准,稳压到设计时间后结束灌浆。

2)浆材及配比:材料选用LVE改性环氧灌浆材料,浆液A、B组分配比为6∶1。

3)灌浆压力:0.2~0.8 MPa。

4)灌浆方法:裂缝采用多点并联式灌浆,单孔灌浆时间为15 min,每组联灌孔数为5个。起灌时关闭所有灌浆嘴,打开1#注浆嘴并接上输浆管,同时打开2#注浆嘴排水放气。当1#灌浆嘴达到规定灌浆时间后,打开并接上2#灌浆嘴灌浆。在1#灌浆嘴灌浆时,如果2#灌浆嘴流出浓浆,则关闭2#灌浆嘴,打开3#灌浆嘴排水放气。到1#灌浆嘴达到规定灌浆时间,接上2#灌浆嘴进行联灌,依此类推,直至最后一孔灌完。

5)灌浆设备:FS-A41(环保)注浆泵。

6)浆液计量:注浆泵自动计量。

4.9 灌后处理

待浆液凝固后,切除注浆嘴,用角磨机打磨,使表面平整光滑。用高压水冲洗混凝土表面,烘干,涂刷一层宽20 cm、厚0.5 cm的ECH粘胶。

4.1 0 质量检查及验收

灌浆结束9 d后,采取钻孔取芯的方法进行灌浆质量检查及验收。用H1T1型钻机钻孔取芯,500 m裂缝为一组。由监理现场随机指定一组取3个芯样,取芯直径为75 mm,对取芯进行岩芯鉴定、描述,并绘制钻孔柱状图。岩芯鉴定主要是观测芯样浆液的填充饱满度等。

5 结语