張海飛

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

沁縣西湯水庫工程堆石壩體心墻的瀝青混凝土專項鋪筑試驗

張海飛

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

沁縣西湯水庫的壩型為瀝青混凝土心墻堆石壩。為確保壩體心墻的瀝青混凝土鋪筑順利進行，在壩體正式施工前，選擇試驗場地進行專項鋪筑試驗，文中詳細介紹了試驗內(nèi)容、現(xiàn)場試驗步驟和方法、試驗質(zhì)量的檢測，從而確定了關(guān)鍵的施工參數(shù)。

西湯水庫；心墻；瀝青混凝土；鋪筑試驗

1 工程概況

西湯水庫位于沁縣境內(nèi)申則村西海河流域濁漳河北源一級支流涅河支流西湯河上，壩址以上流域面積91.6 km2，河長12.7 km，主河道平均縱坡21‰，流域內(nèi)地類主要為砂頁巖灌叢山地和砂頁巖森林山地。

本工程水庫樞紐為Ⅳ等工程，工程規(guī)模為?。?）型，主要建筑物為4級，包括瀝青混凝土心墻堆石壩、左岸隧洞工程、右岸溢洪道工程等。壩頂長284.2 m，最大壩高20.3 m。壩體的分區(qū)有堆石圍堰、上下游干砌石護坡、上下游堆石區(qū)、防滲墻、瀝青混凝土心墻和過渡區(qū)。

此次為確保壩體心墻的瀝青混凝土鋪筑順利進行，在壩體正式施工前，選擇試驗場地進行專項鋪筑試驗，確定關(guān)鍵的施工參數(shù)。

壩體成型后瀝青混凝土心墻所在位置見圖1壩體橫剖圖。

圖1 壩體橫剖圖

2 試驗內(nèi)容

1）各項原材料的檢驗。

2）根據(jù)配料和拌合順序，觀察檢測瀝青混凝土的外觀顏色、拌合時間及出機口的溫度。

3）觀察檢測瀝青混凝土在運輸過程中的離析情況和溫度損失情況。

4）根據(jù)瀝青混凝土不同鋪筑方法、鋪筑厚度、碾壓遍數(shù)，在碾壓完成后，從中鉆取芯樣進行檢測試驗，來確定最佳的施工參數(shù)。

5）搜集數(shù)據(jù)計算瀝青混凝土鋪筑前后的損耗率。

3 原材料檢驗

1）瀝青。使用新疆克拉瑪依出產(chǎn)的水工70號瀝青。經(jīng)檢測試驗，瀝青各項結(jié)果滿足本工程的設(shè)計及規(guī)范要求。

2）粗骨料。使用武鄉(xiāng)縣石料廠出產(chǎn)的粗骨料。經(jīng)檢測試驗，粗骨料各項結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

3）細骨料。使用武鄉(xiāng)縣石料廠出產(chǎn)的細骨料。經(jīng)檢測試驗，細骨料各項結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

4）填料。填料采用晉牌水泥集團生產(chǎn)的礦粉。經(jīng)檢測試驗，礦粉各項結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

4 現(xiàn)場試驗

4.1 場地布置

鋪筑試驗現(xiàn)場距離拌合站約50 m，地面平整，現(xiàn)場內(nèi)澆筑尺寸為30 m×1.5 m×0.3 m的C20混凝土一塊進行鋪筑試驗，以驗證瀝青混凝土與水泥基座的結(jié)合情況及連續(xù)兩層人工鋪筑試驗。

4.2 基座的處理

當(dāng)基座混凝土強度達到設(shè)計要求、干燥后，清除表面的乳皮、浮漿、粘著物，個別的潮濕部位加熱烘干；基座表面人工噴涂一層冷底子油（瀝青∶汽油=3∶7），噴涂勻稱，無漏涂。待冷底子油中的汽油充分揮發(fā)后，再往其上部均勻攤鋪一層1.5～2.0 cm瀝青瑪蹄脂，其配比為瀝青∶填料∶砂=1∶2∶2。

4.3 配料和拌合試驗

1）瀝青混凝土拌合系統(tǒng)計量鑒定，由監(jiān)理及項目部人員參與，其計量鑒定結(jié)果滿足相關(guān)標準要求。

2）瀝青、骨料溫度的確定。參考以往相似工程施工經(jīng)驗，瀝青加熱溫度控制在140～160℃之間，骨料加熱溫度控制在160～180℃之間，礦粉不加熱。經(jīng)現(xiàn)場驗證，拌制完成的瀝青混凝土出機口溫度在150～180℃之間。

4.4 瀝青混凝土運輸方式和溫度損失的檢測

本次試驗采用1輛50裝載機運輸，拌合樓與試驗場地的實際距離約50 m，瀝青混凝土由裝載機改裝的上料機運至現(xiàn)場，鋪筑時直接卸料在模板內(nèi)，在整個運輸至鋪筑的過程中經(jīng)觀察瀝青混凝土無離析現(xiàn)象。

本次溫度損失試驗共收集了環(huán)境溫度、瀝青混凝土的出機口溫度、運輸?shù)浆F(xiàn)場溫度、入倉溫度、初碾溫度、終碾溫度以及其對應(yīng)的時間等數(shù)據(jù)，實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果見表1。

從統(tǒng)計表可見，此次的瀝青混凝土出機口溫度為148.0～187.5℃，運輸?shù)浆F(xiàn)場時間 3～8min，從出機口到現(xiàn)場溫度損失 2.5～7.5℃；入倉溫度 140.0～171.5℃，初碾溫度 128.5～151.0℃，終碾溫度 122.0～141.0℃。

表1 溫度損失檢測數(shù)據(jù)表

本次試驗中，運輸時間、環(huán)境溫度、瀝青混凝土溫度和溫度損失在控制情況下所施工的瀝青混凝土主要性能均能滿足設(shè)計要求，結(jié)合以往的工程實踐經(jīng)驗，瀝青混凝土在140℃～160℃最低不低于130℃可以碾壓密實。當(dāng)入倉瀝青混凝土溫度過高，碾壓時容易粘附在碾滾上，無法真正壓實，溫度過低，壓實遍數(shù)相應(yīng)增加，并且溫度損失相應(yīng)增大，經(jīng)過試驗可以知道，低于130℃后，瀝青混凝土將難以壓實。因此為確保施工質(zhì)量，瀝青混凝土施工運輸時間不大于20 min；瀝青混凝土拌合站的出機口溫度控制在160～180℃之間；初碾溫度控制在140～160℃之間，最低不要低于130℃；連續(xù)鋪筑時上層表面溫度不宜低于90℃，在已壓實的心墻上繼續(xù)鋪筑時表層溫度不宜低于70℃，當(dāng)溫度達不到要求時，應(yīng)采取加熱措施使溫度達到時方可繼續(xù)施工。

4.5 碾壓參數(shù)選取

本現(xiàn)場碾壓試驗場次，瀝青混凝土按照同一個配合比，不同碾壓遍數(shù)、不同鋪料厚度等試驗參數(shù)進行組合來驗證各施工工藝下的瀝青混凝土的性能。試驗參數(shù)見表2。

表2 瀝青混凝土參數(shù)表

每一碾壓層段瀝青混凝土鋪筑后，分別在其上部取散料，送至現(xiàn)場試驗室，測試其各項指標。每一層碾壓完成后，等瀝青混凝土內(nèi)部溫度完全消失后鉆取芯樣，測試芯樣密度及孔隙率。

4.6 鋪筑碾壓施工流程

施工準備—測量放線—立模—過渡料鋪填—過渡料的初碾—瀝青混凝土的鋪填—拆?！獮r青混凝土和過渡料同步碾壓—終碾收面。

4.7 碾壓機械速度檢測

本次試驗采用人工進行心墻瀝青混凝土的鋪筑，用一臺BW80AD-5型振動碾碾壓瀝青混凝土，過渡料用駿馬YZC3和BW120AD-4型振動碾碾壓；碾壓順序為先靜碾壓過渡料2遍，靜碾瀝青混凝土2遍，同時對瀝青混凝土和過渡料振動碾壓6、8、10遍（動碾時三臺振動碾呈“品”字型進行），最后用BW80AD-5型振動碾在瀝青心墻靜碾2遍收光，過渡料用駿馬YZC3和BW120AD-4型振動碾靜碾2遍壓平過渡料與心墻接觸部位。各機械速度匯總見表3。

表3 碾壓機械速度檢測匯總表

4.8 瀝青混凝土心墻厚度測量

試驗采用全站儀對鋪筑前基礎(chǔ)面高程、松鋪料高程及碾壓后高程進行多點測量，根據(jù)碾壓前后的沉降量計算出心墻碾壓前后的厚度。

現(xiàn)場測量瀝青混凝土心墻鋪料厚度28 cm時，碾壓完后厚度為24～26 cm；瀝青混凝土心墻鋪料30 cm時，碾壓完厚度為26～28 cm。

4.9 瀝青混凝土心墻碾壓后寬度測量

寬度測量情況見表4。

表4 鋪筑寬度測量 單位：cm

4.1 0瀝青混凝土完成后損耗率的計算

按每10 m試驗段，根據(jù)測量的心墻碾壓后的寬度，計算出鋪筑瀝青混凝土的實測方量，實測鋪筑瀝青混凝土的方量與按照鋪筑長度、高度及模板寬度計算出的理論方量之差求得瀝青混凝土的損耗率。

厚度28 cm時損耗率：

厚度30 cm時損耗率：

由實測數(shù)據(jù)計算出損耗率可見在鋪筑30 cm厚時的損耗率小。

5 質(zhì)量檢測

5.1 瀝青混合料的檢測

現(xiàn)場試驗的目的是為了指導(dǎo)施工，因此試驗室對瀝青混合料均進行了馬歇爾試件密度、孔隙率、瀝青含量及礦料級配試驗，具體見表5、表6。

從表5密度、孔隙率檢測結(jié)果可見，馬歇爾試件在室內(nèi)成型的孔隙率最大值2.66%，最小值0.97%，平均值1.32%-2.39%。

從表6從抽提試驗結(jié)果可見，瀝青含量、各級配的過篩率與設(shè)計值比較可以滿足設(shè)計要求。

5.2 碾壓完成后瀝青混凝土現(xiàn)場取芯及察看檢測

對于碾壓完成的瀝青混凝土，待其完全冷卻后進行鉆芯取樣檢驗，見圖2。內(nèi)容主要為：

1）檢測芯樣的密度、孔隙率，成果見表7。

表5 密度、孔隙率成果表

表6 抽提試驗檢測成果

圖2 現(xiàn)場鉆芯取樣和觀察層間結(jié)合情況

2）現(xiàn)場人為查驗瀝青混凝土與混凝土基座之間結(jié)合情況，經(jīng)察看，瀝青混凝土與混凝土基座之間結(jié)合良好；瀝青混凝土連續(xù)鋪筑兩層之間的結(jié)合面無法觀察到結(jié)合縫，說明結(jié)合良好。

3）查驗過渡料和瀝青混凝土之間的結(jié)合情況，將心墻兩側(cè)的過渡料各挖開兩處，經(jīng)察看，瀝青混凝土與過渡料之間結(jié)合良好。

表7為芯樣密度、孔隙率檢測成果。

從表7中數(shù)據(jù)分析可見，各項碾壓試驗孔隙率均小于3%，密度均大于2.35，滿足設(shè)計規(guī)范要求，且根據(jù)施工參數(shù)的不同，數(shù)值沒有規(guī)律性變化，說明鋪料厚度小于30 cm時，動碾遍數(shù)在10遍以上時瀝青混凝土已經(jīng)壓至密實，再增加碾壓遍數(shù)對于提高瀝青混凝土密實度意義不大。

6 結(jié)論

1）瀝青混凝土原材料各項檢測數(shù)據(jù)滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

2）根據(jù)現(xiàn)場瀝青混凝土抽提試驗和各項物理性試驗，說明室內(nèi)檢測推薦的配合比適應(yīng)性較強，現(xiàn)場施工配合比推薦使用（見表8、9）。

3）瀝青混凝土拌合站的計量精度滿足要求，生產(chǎn)的成品料質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

4）瀝青混凝土與混凝土基座、瀝青混凝土與過渡料、瀝青混凝土層與層之間的結(jié)合情況良好。

表7 芯樣密度、孔隙率檢測成果表

表8 配合比的配料參數(shù)與材料

表9 配合比的礦料級配

5）現(xiàn)場試驗冷底子油和瀝青瑪蹄脂的配合比滿足要求，在壩體正式施工中，應(yīng)保證冷底子油噴涂的厚度、均勻性及覆蓋完整性；嚴格執(zhí)行瀝青瑪蹄脂施工工藝要求。

6）采用此次試驗選擇的參數(shù)，瀝青混凝土性能指標均可滿足設(shè)計及規(guī)范要求，從工程防滲、變形、強度、施工、進度、耐久性和經(jīng)濟性等綜合考慮，推薦施工參數(shù)見表10。

表10 西湯水庫瀝青混凝土施工參數(shù)控制表

7 施工中的建議

1）每天開盤前應(yīng)對熱料倉骨料級配情況進行篩分，根據(jù)各礦料級配情況對配料比例進行校核。

2）骨料加熱應(yīng)勻稱，溫度控制在170℃～190℃之間，一般不大于200℃。

3）瀝青、粗骨料、細骨料、填料嚴格按照施工配料單投料稱重，料的出機溫度隨著環(huán)境溫度變化而嚴格控制，一般控制在160℃～180℃，出倉的瀝青混凝土應(yīng)均勻光亮，沒有花白料和冒黃煙，卸料不要產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

4）為方便有些成品料內(nèi)部氣泡排出，在入倉后放置20 min左右，再碾壓。瀝青混凝土初碾溫度宜控制在140℃～160℃，最低不低于130℃，冬季施工偏大值，夏季施工偏小值。

5）碾壓機械需保持20～30 m/min勻速行駛，行走過程中禁止突然剎車或者橫跨心墻碾壓。橫向接縫位之碾壓需重疊30～50 cm，部分碾壓不到的，采取人工或者小夯機夯實。

Special Paving Test of Asphaltic Concrete Core Wall of the Xitang Reservoir’s Rockfill Dam in Qin County

ZHANG Hai-fei

The dam type of the Xitang Reservoir is an asphaltic concrete core rockfill dam.In order to ensure the smooth proceeding of paving the asphaltic concrete core wall in the dam body,before the formal construction of the dam，a test site was selected to carry out a special paving test.The paper gives the detailed introduce about test contents，test procedure and methods,the test quality moneforing，etc.So that the key construction parameters were determined.

the Xitang Reservoir；core wall；asphaltic concrete；paving test

TV543.8

B

1006-8139（2017）02-061-05

2017-02-13

2017-04-06

張海飛（1988-）男，2009年畢業(yè)于山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助理工程師。