趙蕓
(葛洲壩新疆工程局(有限公司),新疆烏魯木齊 830049)
澆筑式瀝青混凝土心墻在新疆的應用及澆筑式瀝青混凝土施工質量控制
趙蕓
(葛洲壩新疆工程局(有限公司),新疆烏魯木齊 830049)
澆筑式瀝青砼心墻主要適用于高寒、潮濕等施工條件比較惡劣的季節(jié)和地區(qū),施工方便,不需專門的攤鋪機械,冬季施工不需要任何的保溫措施,心墻防滲效果好,原材料的生產加工簡單,料源充足。澆筑式瀝青砼心墻可安排在嚴寒的冬季施工,冬季河道流量小,可降低截流規(guī)模,減少導流費用,延長施工周期,降低工程造價,同時,在+15℃以下均能正常施工,對工期要求較高的項目尤其適用。
澆筑式 瀝青砼 嚴寒地區(qū) 質量控制
隨著水利水電施工技術不斷發(fā)展瀝青砼心墻的施工應用在內地已較為普遍,因所需斷面小、造價低,施工所需環(huán)境溫度低,施工快捷,較為適合新疆地區(qū)的氣候特點。因此,近幾年在新疆開始大規(guī)模采用。近幾年開工建設的中型水庫均采用了澆筑式瀝青砼心墻(如表1)。這些工程均在新疆境內,冬季嚴寒,最低氣溫在-30℃以下,并且冬季時間長,對工程都有特殊的工期要求。以新疆布爾津縣華電紫金也拉曼水庫工程為例:該工程位于新疆維吾爾自治區(qū)阿勒泰地區(qū)布爾津縣境內的額爾齊斯河一級支流—克依克拜河上,地處準噶爾盆地北沿,在布爾津縣10月氣溫就可達0℃以下,直至來年4月初極端氣溫方能回復到0℃左右。因為工期要求,施工期在7月~11月之間完成的(其中10-12月極端氣溫達-3℃~-21℃)。
在澆筑式瀝青砼心墻施工過程中,質量控制的重點應該為心墻模板的選擇、瀝青含量的選擇、瀝青砼的溫度控制、瀝青砼的運輸和過渡料的填筑等。
2.1 心墻模板的選擇
澆筑式瀝青砼心墻的模板大致可分為:支撐式模板、抽式模板、預制塊支護。
(1)支撐式模板。同澆筑普通砼一樣,先鋼模板按設計尺寸支撐完畢后,在鋼模板內側貼上浸油紙(以利于模板拆除),然后進行瀝青砼的澆筑。支撐式鋼模板優(yōu)點是:能很好地保證心墻的結構尺寸,每層澆筑的厚度可以在30cm-150cm之間,但拆除模板必須待瀝青混合料的溫度降至瀝青的軟化點以后,才能拆除。若高于軟化點拆除,心墻會變形。瀝青的軟化點為42℃-48℃,在外界氣溫-16℃--11℃的施工條件下,瀝青混合料從正常的人倉溫度160℃左右降至45℃以下,需要時間近10h,這樣增加了大量的施工間隙時間,對工期緊迫的工程是一個關鍵的制約因素。
表1 部分采用澆筑是瀝青砼心墻的水利工程統(tǒng)計表
表2 新疆布爾津縣華電紫金也拉曼水庫工程
(2)抽式模板。一般澆筑高度為30cm,每段的長度為20m-40m。在澆筑完10m-20m時,利用澆筑剩余10m-20m的時間把己撓完部位的模板向前延伸。抽式模板的優(yōu)點是:速度快,易裝易拆。缺點是:很難控制心墻結構尺寸:而且 在外界氣溫-30℃-+5℃的施工條件下,瀝青砼要降至80℃以下(碾壓過渡料心墻不變形的溫度)需要4h-8h,否則心墻容易變形。
(3)預制砼模板支護。一般采用C15砼,預制高度為30cm、厚度為15cm、長度為60cm的砼塊,塊的重量約 60kg,滿足單人運輸能力。砌筑時把砼塊表面清除干凈后,用1:2的140℃以上的瀝青砂漿進行錯縫砌筑,預制塊之間的豎縫用瀝青瑪締脂進行灌縫,以防瀝青砼中的瀝青漏出。 預制砼支護方式的優(yōu)點是:瀝青砼溫度只須降到80℃以下兩側的過渡料即可開始進行夯實。據統(tǒng)計,在外界氣溫-16 ℃--11℃的施工條件下, 瀝青砼從人倉溫度160℃降至80℃,所需時間為5h-6h,較鋼模板支護減少了近一半的間隙時間,并且能較好地控制心墻的結構尺寸。缺點是:采用預制砼模板支護是不能周轉使用,只能投入工程一次使用,所以工程造價也相對較高,不經濟。
2.2 瀝青含量的選擇
澆筑式瀝青砼是指無空隙型的瀝青砼,骨料間的孔隙全部由瀝青填充,以增強瀝青混合料的密實性和流動性。
瀝青的含量直接影響到瀝青砼的澆筑質量,若瀝青含量過低,澆筑層面返油不均勻,骨料露于表面,容易形成結合層空隙;若瀝青含量過大,澆筑層面返油厚度過厚,也影響瀝青砼的整體質量。根據現(xiàn)場試驗,140℃-160℃的瀝青砼對下層已澆筑瀝青砼的燙化厚度約在 2cm-3.5cm 之間,若返油厚度越過 2cm-3.5cm,在兩個澆筑層之間形成一條只含礦粉及少量小骨料的澆筑帶,此澆筑帶的技術指標無法達到設計標準。因此,配制瀝青砼要選擇適當的瀝青含量。根據澆筑式瀝青砼心墻技術控制指標及前蘇聯(lián)水科院推薦,瀝青的含量一般為礦料的10%-16%。如: 新疆布爾津縣華電紫金也拉曼水庫工程選擇為 10 %,層面返油 厚度為 2cm-4cm;多拉特水庫瀝青含量選擇為13.5%,層面返油厚度為 4cm-6cm。
因此要控制瀝青險的返油厚度在 2cm-3.5cm 之間,需要經過多次的實驗確定瀝青的含量。
2.3 瀝青及瀝青混合料的溫度控制
瀝青混合料溫度控制是尤為重要的,應注意以下幾方面:(1)瀝青加熱溫度為150℃-170℃,瀝青的加溫時間在恒溫時超過6h,瀝青容易老化;(2)瀝青砼人倉溫度為140℃-170℃之間,若溫度低于140℃,瀝青砼失去自密的能力,并無法密實,應作為廢料處理;(3)砂石料加熱溫度為170℃-190℃,不應大于200℃,砂石料加熱溫度超出170℃-190℃的范圍,在施工的過程中就應相應地調整加熱筒進料口的高度,以控制骨料在加熱筒中的行走速度來達到所需的溫度。
2.4 瀝青砼的運輸
瀝青砼的運輸可以采用裝載機、前翻式翻斗車等。經測定,外界氣溫-5℃時,前翻式翻斗車運輸300m,運輸時間需5min-6min,瀝青砼從出機口運到澆筑點人倉后,溫度要下降2℃-3℃;外界氣溫-15℃時,用同樣的運輸方式,運距及所需時間相同時則溫度下降3℃-5℃。因此,拌和站應當就近布置。若采用裝載機進料, 每次運輸1m3-1.5m3,運輸過程中,經過顛簸到達澆筑點時,料斗內骨料下沉,先人倉的位置全為含骨料少的瀝青混和料,最后人倉的為骨料集中的瀝青混合料,影響了整個心墻中瀝青砼骨料的均勻性及砼的其它性能。
根據工程中出現(xiàn)的情況,改用前翻式翻斗車運輸,把翻斗車前擋板上開30cmx40cm的1個方洞,并安裝控制門,人倉時跳隔人倉,能很好地保證瀝青砼的質量。
2.5 過渡料的填筑
經過反復測量,50cm 厚的瀝青砼心墻在外界氣溫-30℃-15℃的條件下,降至 80℃需要 4h-8h,降至 42℃左右需要約 10h。因此,對支撐式鋼模板澆筑心墻須待瀝青砼溫度降至 42℃以下,才可拆除模板,然后再窮填過渡料;對于預制砼支護形式的心墻,預制塊砌筑完成后,先把心墻兩側的過渡料進行松填,以防止過渡料瀝青砼人倉時擠動砼預制塊。直接夯實過渡料會擠動砼預制塊,縮小心墻的結構尺寸。因此過渡料的夯填須瀝青砼溫度降至80℃以下,才能進行,夯填碾壓機具必須在2t以下。
在澆筑式瀝青砼心墻的施工過程中,對瀝青砼混合料須重點進行分離度、流動度、砼密度、空隙率、防滲系數及水穩(wěn)定系數的檢測。嚴格按照規(guī)范要求進行檢測,以保證工程質量。經過上百次的檢測(以實驗室的數據統(tǒng)計),具體情況見表2。
通過實驗可以看出,經過嚴格的質量控制,澆筑式瀝青砼的技術指標是不難達到的,并且瀝青砼心墻達到了預期的防滲效果。
(1)瀝青砼的瀝青含量需要經過多次實驗,以選擇最佳的瀝青含量,必須控制瀝青砼的返油厚度在2.0cm-3.5cm之間。(2)瀝青砼澆筑完后,做好現(xiàn)場的溫度檢測,為心墻過渡料的填筑提供有效的數據(3)澆筑式瀝青砼心墻的施工除了可在冬季施工外,當外界溫度在5'C以上時,可以采用灑水的辦法對瀝青砼實行降溫,以縮短施工工序的間隙時間。(4)對瀝青砼混合料須重點進行分離度、流動度、砼密度、孔隙率、滲透系數及水穩(wěn)定系數的檢測,以保證工程的施工質量。