楊永明
(甘肅省水利水電工程局有限責任公司,甘肅蘭州730030)
瀝青砼由于不透水性高,抗凍性、適應變形性能好,被廣泛用于防滲結(jié)構的原材料。其受外界溫度影響較小,施工工藝簡單,容易與河床及兩岸混凝土底座連接。烏拉斯特水庫擋水壩為碾壓式瀝青砼心墻堆石壩,壩頂高程1 030.00 m,壩頂寬度8.0 m,長度475.0 m,最大壩高69.3 m。瀝青砼心墻高程967.0~1 028.40 m,心墻底部為放大基礎,厚度由2 m漸變?yōu)?.7 m,漸變高度2.0 m,高程969.0~1 000.0 m心墻厚度為0.7 m,高程1 000.0~1 028.4 m心墻厚度為0.6 m,心墻頂部嵌入防浪墻底20 cm。
原材料、施工工藝、溫度、油石比等是碾壓式瀝青砼施工質(zhì)量控制的主要因素。
碾壓式瀝青混凝土是瀝青和粗、細骨料,礦料(填料)等以一定的比例拌制而成,并經(jīng)壓實而成型的瀝青混合料。原材料有瀝青、粗細骨料、礦粉礦料(填料)。瀝青檢測項目有軟化點、溶解度、閃點、密度、針入度、針入度指數(shù)、延度、薄膜烘箱、含蠟量;粗骨料檢測項目有密度、吸水率、粘附性、堅固性、抗熱性、壓碎率;細骨料檢測項目有密度、水穩(wěn)定等級、硫酸鈉5次循環(huán)重量損失、含泥量;礦粉(填料)檢測項目有密度、含水率、親水系數(shù)、級配篩分。
為了保證瀝青與粗細骨料的粘附性,瀝青砼的水穩(wěn)定性、抗剝離能力,瀝青砼的粗細骨料宜采用堿性骨料,因為瀝青與堿性骨料的粘附性高達4級或4級以上,粗細骨料與瀝青的結(jié)合主要表現(xiàn)在化學吸附力,瀝青與粗細骨料的吸附力越強,在水中瀝青砼的水穩(wěn)定性、抗剝離能力就越好?!端r青混凝土施工規(guī)范》(SL514-2013)提到,粗細骨料宜采用堿性巖石(石灰?guī)r、白云巖等),當采用酸性巖石時,應進行論證,必要時可采取措施改善骨料與瀝青的粘附性。
瀝青砼粗細骨料的含泥量影響瀝青與骨料的粘附性,骨料的含水率影響瀝青砼的密實度。為保證粗細骨料含泥量符合《水工混凝土施工規(guī)范》要求,每批次進場粗細骨料都要進行原材料檢測,當含泥量超過0.5%時,需用清水沖洗直到含泥量≤0.5%。粗細骨料的堆存場地地坪應設置為內(nèi)高外低,做到排水通暢,骨料存放宜有防雨設施,以防骨料含水率過大,粗細骨料含水率過大時,瀝青砼心墻內(nèi)會產(chǎn)生氣泡,影響瀝青砼密實度。
拌合樓宜具有二次除塵裝置,并配有除塵料的儲存和傳輸設備,以控制粉塵排放,二次除塵裝置可以更好地清除粗細骨料的含泥量,保證瀝青與骨料的粘附性。
施工前要根據(jù)推薦配合比進行現(xiàn)場攤鋪碾壓試驗,以確定合理的施工配合比。通過現(xiàn)場攤鋪碾壓試驗可以驗證瀝青砼拌和設備、運輸設備、施工機具能否達到現(xiàn)場施工要求,可以確定瀝青砼碾壓的機具型號、行走速度、碾壓遍數(shù)、攤鋪厚度、碾壓溫度、油石比等施工參數(shù)。
本工程在瀝青砼心墻施工前修建了與施工現(xiàn)場相同條件的碾壓試驗場地,分別進行了人工攤鋪試驗和機械攤鋪試驗。根據(jù)人工攤鋪和機械攤鋪試驗報告,靜壓2遍+動壓8遍+靜壓2遍時,瀝青砼油石比、密度、孔隙率、滲透系數(shù)、撓度以及抗彎強度均能滿足設計要求,將碾壓試驗報告報監(jiān)理、業(yè)主審批后,最終確定本工程瀝青砼心墻施工參數(shù):碾壓遍數(shù)采用靜壓2遍+動壓8遍+靜壓2遍的組合,拌合樓出機口溫度為160~180℃,初始碾壓溫度為130~155℃,上下結(jié)合面溫度為70~100℃,鋪料厚度30 cm,油石比為6.9%。
人工攤鋪工藝流程:軸線放樣→層面處理→模板架設→過渡料鋪→混合料攤鋪→模板拆除→碾壓成型→質(zhì)量驗收。
機械攤鋪工藝流程:軸線放樣→層間處理→攤鋪機就位→過渡料及瀝青混合料攤鋪→碾壓成型→質(zhì)量驗收。
本工程瀝青砼心墻放大基礎由2 m寬漸變至0.7 m,鋪筑時自下而上分層鋪筑,瀝青砼基礎先進行人工攤鋪,機械碾壓;瀝青砼基礎寬度漸變至0.7 m時采用機械攤鋪,與兩岸坡接觸段采用人工攤鋪,然后自岸坡一側(cè)向另一側(cè)鋪筑,心墻中間段采用機械鋪筑。
瀝青混合料溫度控制是保證施工質(zhì)量的關鍵因素,需要對混合料的出機口溫度、初碾溫度、層間結(jié)合溫度嚴格控制,安排專人對出機口溫度和初碾溫度進行檢測,保證混合料出機口溫度和碾壓溫度適宜。瀝青混凝土運輸途中要采取保溫措施,減少瀝青混合料的溫度損失。
根據(jù)施工控制參數(shù),拌合樓出機口溫度為160~180℃,現(xiàn)場攤鋪完成后的初始碾壓溫度為130~155℃,上下結(jié)合面溫度為70~100℃。瀝青混合料高于180℃時,不能用于心墻鋪筑,碾壓溫度高于155℃,瀝青混合料容易粘附于碾磙,不宜碾壓,低于135℃時,混合料難以壓實。進行下一層鋪筑時,應將上一層瀝青砼心墻表面清理干凈,并將上一層溫度控制在70~100℃,結(jié)合面溫度高于100℃,不能進行下一層鋪筑,當上一層溫度低于70℃時,應采取加熱措施將上一層表面溫度加熱至70℃以上,否則不利于瀝青砼層間結(jié)合。
瀝青混凝土要及時攤鋪,及時碾壓,因鉆心取樣、施工停歇等原因,停歇時間較長時,瀝青砼心墻表面必須采取覆蓋保護措施。再次鋪筑時,瀝青混凝土表面溫度加熱至70℃以上,結(jié)合面清理干凈方可鋪筑。
施工時的瀝青砼油石比通過碾壓試驗確定。正常情況下,應嚴格控制碾壓攤鋪試驗確定的油石比,嚴禁將瀝青砼油石比調(diào)高或調(diào)低,油石比高不宜于施工現(xiàn)場的碾壓,油石比低不能保證瀝青砼碾壓密實度。一般不宜負溫填筑,確需負溫下填筑時,應適當調(diào)高油石比,以保證瀝青砼施工質(zhì)量。
堿性巖石骨料與瀝青粘附性能好,瀝青混凝土骨料宜采用堿性骨料,初步判定方法是先用稀鹽酸滴在巖石上,巖石與稀鹽酸發(fā)生反應,產(chǎn)生氣泡的就是堿性巖石。確定巖性后對巖石進行礦物質(zhì)分析,依據(jù)設計規(guī)程要求SiO2含量在52%以下的巖石可以作為骨料料場。
為保證施工質(zhì)量,應加強瀝青混合料和碾壓成型后的瀝青砼心墻檢測工作,瀝青混合料檢測主要是室內(nèi)瀝青混合料抽提及馬歇爾擊實試驗檢測?,F(xiàn)場瀝青砼心墻檢測為芯樣檢測,為了減少芯樣檢測對瀝青砼心墻的破壞,施工過程中在滿足規(guī)范規(guī)定的檢測頻次后,盡量減少芯樣檢測數(shù)量。
通過本工程實踐,碾壓式瀝青砼心墻只要做好施工過程控制,確保施工控制參數(shù),加強薄弱環(huán)節(jié)的檢測控制,就可保證施工質(zhì)量,減少鉆芯取樣等破壞性試驗,保證瀝青砼心墻的完整性。