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1 概述
三峡茅坪溪防护大坝是采用沥青混凝土心墙防渗的土石坝,其坝顶高程为185 m,坝顶宽12 m,最大坝高104 m,土石方总填筑量近1 200万m3。其中作为防渗主体的沥青混凝土心墙高93 m,心墙总防渗面积4.62万m2,沥青混凝土总方量为5.31万m3。心墙防渗效果的好坏是评价整个大坝工程质量的重要依据。
沥青混凝土施工工艺与普通水泥混凝土不同,它采用热施工,在一定温度条件下进行拌和、摊铺、压实,如果原材料的加热温度过高,会使沥青老化,降低耐久性;如果原材料的加热温度过低,又会使沥青混合料难以压实,影响沥青混凝土的质量。因此,需严格实行施工温度控制。
2 沥青混凝土心墙施工过程中的温度控制
2.1 拌和过程中的温度控制
2.1.1 沥青的熔化、加热和保温
沥青的熔化、脱水温度不宜过高,宜控制在120±10℃范围内。沥青的加热和保温温度应控制在设计要求范围内。
每次开仓浇筑前,应计算沥青的总用量,尽量做到每浇筑完一仓沥青混凝土时沥青保温罐内的沥青基本用完,杜绝因沥青保温时间过长而老化问题。表1为不同的加热温度下保持10 h沥青的三大指标测试值。
表1 沥青三大指标测试值
从上表可以看出,加热保温温度越高,同品种沥青的针入度越低,软化点越高,延度越小。而加热保温温度偏低,会导致沥青混合料的拌和时间延长、不易拌和均匀及和易性差。因此,必须严格控制沥青的加热、保温时间。2.1.2 矿料的加热温度
矿料的加热温度宜控制在160℃180℃范围内。若矿料的加热温度偏低,则沥青混合料不易拌和均匀,使机口沥青混合料和易性差;矿料的加热温度偏高,在拌和过程中,容易导致沥青老化而影响沥青混凝土的性能。
2.2 运输过程中的温度控制
拌制出来的沥青混凝土(温度在150℃~170℃之间)储存在熟料罐中,达到一定数量后再运到施工现场。为了保证沥青混凝土在运输中温度损失小于5℃,需用保温自卸汽车运输。运到坝上的沥青混凝土,由带料斗的装载机运输到摊铺部位,装载机的料斗也要求是双层保温的。
经过长期大量的温度检测表明,沥青混凝土在运输过程中温度损失在2℃~3℃之间,满足施工要求。
2.3 摊铺、碾压过程中的温度控制
沥青混凝土的摊铺温度为150℃~170℃,初碾温度是140℃~160℃,终碾温度为120℃~140℃。
沥青在高温时表现为粘性,其粘度随着温度的下降而增加,沥青混凝土的可压实性与温度的关系可由图1说明。
图1 沥青混 凝土在不同温度下的碾压效果图
正常摊铺后,温度在140~160℃情况下,由于沥青的粘度低,混合料相当柔软可塑,易于压实。当沥青混凝土温度低于130℃时,由于沥青的粘度增加,使得沥青混凝土变得难以压实。沥青混凝土碾压温度过高,无疑会增加生产成本。
2.4沥青混凝土冬、雨季施工中的温度控制
沥青混凝土在冬季施工中,由于摊铺后沥青混合料热量散发快,温度下降迅速,容易形成温度梯度。因此在施工中严格控制摊铺速度,使得摊铺下来的沥青混合料在温度未降到150℃以下时便能及时碾压,保证沥青混凝土的施工质量。在雨季施工中,要密切注意天气变化。当日降雨量不大于0.1 mm的条件下可正常施工;若日降雨量大于0.1 mm时,就必须停止施工,迅速将摊铺下的沥青混合料碾压完,同时通知拌和楼停止拌料,未放完的沥青混合料保存在保温罐中,等雨后复工时再使用。若保存在保温罐中的沥青混合料温度降低到小于140℃时,则应视为废料将其弃掉。
2.4.1 沥青混凝土心墙施工停工标准
三峡茅坪溪防护大坝沥青混凝土心墙施工受到气象条件的影响,其施工停工标准见表2。表2沥青混凝土施工的停工标准
沥青混凝土心墙尽量安排在日平均气温大于5℃且日降雨量不大于0.1 mm的条件下施工。2.4.2 沥青混凝土心墙冬季施工技术
根据沥青混凝土心墙施工的停工标准规定,当日平均气温在5℃以下时,属低温季节,沥青混凝土心墙不宜施工或当日平均气温在5℃15℃且风速大于4级时,沥青混凝土心墙也不宜施工。但有时为了工程进度要求必须在冬季施工时,除严格按照沥青混凝土施工的各项技术规范要求进行施工之外,同时还采取了下列有效的施工技术。www.tmgc8.com
1)选择环境温度在5℃以上的时段进行施工,一般在上午10∶00左右开始进行,16∶0017∶00结束。当环境温度低于5℃时,不能施工。
2)加强施工组织管理,使各工序紧密衔接,并保证拌和楼与施工现场联系密切,做到及时拌和、运输、摊铺、碾压,尽量缩短作业时间,减少沥青混合料在施工过程中的热量损失。
3)沥青混合料的出机口、摊铺、碾压温度均采用技术规范规定的上限值。出机口温度采用175℃,摊铺温度采用160℃170℃,初碾温度采用155℃。
4)沥青混合料的储运设备和摊铺机等加保温设施。
5)铺筑现场加强层面加热,采用大功率的电加热装置以及燃气式红外加热装置加热,保证层面加热温度达到70℃以上,有利于沥青混凝土层间结合。大功率加热装置是 由30根1 000 W的碘钨灯管加工制作而成。每排10根共3排,面积约60×120(cm2)。人工摊铺时,由两人抬至加热处加热。每加热一处需一分钟左右。燃气式红外加热装置是摊铺机上自有的。机械摊铺时,只需备足足够的燃气即可。机械摊铺时,摊铺机的行驶速度控制为11.5 m/min,目的是保证层面充分加热到70℃以上,以利于沥青混凝土的层间结合。
6)提高摊铺、碾压温度的检测频率:每10 m长作为一碾压段,每5 min检测1次。对于在技术条款规定的最小值以下(<140℃)未能及时摊铺的沥青混合料应做废料处理。
7)做好天气预报资料的收集工作,当预报有降温、降雪或大风时,应及早做好停工安排。当沥青混凝土心墙在冬季停工或越冬时,若时间较长,则采用砂石料覆盖防冻。
2.5 沥青混凝土质量检测过程中的温度控制
沥青混凝土的质量检测主要有密度、空隙率、渗透系数等。碾压完毕的沥青混凝土温度可达120℃以上,必须等到其温度降到90℃以下才能进行检测。若需要从已碾压冷却的沥青混凝土层中获得原始状态的试样(采用钻机),检测其力学性能,必须等到沥青混凝土内冷却到50℃以下,以保证取到完整的芯样。
因特殊情况需在同一天摊铺两层沥青混凝土,则要等下一层沥青混凝土表层(1~2 cm以内)温度降到90℃以下。这时,沥青混凝土的无损检测就必须在90℃以上进行,这样测出的结果需乘一个换算系数。
2.6 其他温度控制
2.6.1 沥青混凝土层面加热
在沥青混凝土摊铺前,需对老混凝土表面进行加热,以保证上下两层的紧密结合。要求加热温度达70℃以上,使其表面1~1.5 cm内变软。
2.6.2 施工横缝的加热处理
心墙摊铺过程中,如果要求分段,或因故中间停工时,则出现横向接缝。横缝应做成1∶3的坡度。横缝处的沥青混凝土层厚较薄,散热快,收坡时,一边用煤气喷枪烘烤(至130℃以上),一边振动碾碾压,使得上下两层结合紧密。
2.6.3 沥青涂料拌制中的温度控制
沥青涂料是沥青混凝土与常态混凝土之间的粘结剂,包括稀释沥青和沥青玛碲脂。水泥混凝土表面干净干燥后,先喷涂稀释沥青,12 h以后即可涂沥青玛碲脂。
稀释沥青又叫冷底子油,是由沥青脱水后降至90℃与汽油按一定比例(沥青:汽油=4∶6重量比)拌制而成。
沥青玛碲脂又名沥青砂浆,以前是由拌和楼拌制,其配合比为:沥青:人工砂:矿粉=1∶1.5∶2.5(重量比)。由于拌和楼拌制浪费大,又不便于运输,后改成人工拌制。具体操 魅缦拢涸诳樟で嗤凹庸こ傻钠降坠?内,先加入人工砂炒至190℃以上,再加入矿粉拌匀,最后加入脱完水的沥青人工拌和。拌制出来的沥青玛碲脂温度在150℃~170℃之间。
在沥青混凝土的施工过程中,所有的温度控制都由专人负责。测量使用的温度计为电子温度计,量具在使用前都必须经过率定。
3 结束语
三峡茅坪溪防护大坝采用沥青混凝土心墙防渗,在世界已建的同类工程中,其坝高和填筑量均居前列。沥青混凝土心墙的施工,每个环节都必须严格实行温度控制,可以说,温度控制贯穿了沥青混凝土施工的全过程,直接影响沥青混凝土的施工质量,是施工质量控制的一个关键点。
(编辑:胡少华 陆一芳)收稿日期:2002-01
作者简介:陈贵喜,葛洲坝集团公司第六工程公司,工程师。
文章编号:1006-6349(2002)04-0022-02 www.tmgc8.com