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          低温条件下沥青混凝土施工技术运用

          来源:原创论文网 添加时间:2020-02-11

            摘    要: 文章对水库枢纽拦河坝改扩建工程碾压式沥青混凝土心墙坝低温施工及跨年度施工进行了探讨,包括低温环境下沥青混合料的拌和、运输、碾压、心墙越冬防护及跨年度施工等方面。研究结果表明,低温施工环境十分不利于混凝土拌合料性能的发挥,必须采取积极有效措施加强拌和设备、运输设备等的保温,越冬施工时则采用“保温板+土工膜+覆土”的措施,跨年施工之前先用导热油加热心墙,达到施工温度时再浇筑,本工程保温效果良好,低温施工效果得当。但是,中国水利水电工程领域沥青混凝土跨年度低温施工经验还较为欠缺,施工技术仍有待提升。

            关键词: 水利工程; 沥青混凝土; 低温施工;

            1、 沥青混凝土低温施工技术概述

            沥青混凝土是水工结构物常用的防渗体,防渗性能良好,应变能力强,是其他防渗材料所难以替代的。然而,沥青混凝土防渗材料具有很强的温度敏感性,其在高温条件下呈现液态,常温及低温时转化为固态,且低温时极易出现干缩裂缝。为此,水利工程沥青混凝土设计施工过程中必须充分考虑到低温施工可能的影响。

            骨料级配、碾压方式、环境条件、沥青含量、混合料温度等是影响沥青混凝土入仓碾压温度的主要因素,沥青混凝土低温施工必须严控各因素,通过控制碾压式沥青混凝土防渗心墙的拌和、运输。碾压等过程,确保其拌和温度。过高的拌合料温度会影响沥青混凝土的耐久性,其中所夹杂的空气也很难及时排除,对材料防渗性能造成不利影响。相反,温度过低也将增大碾压难度,缩短混凝土自身缺陷愈合的时间,不利于其防渗性能的发挥。如遇较低的环境温度,如在碾压式沥青混凝土防渗心墙施工的同时不进行适当的保温,则必将加剧混凝土降温速率,沥青混凝土结构内部缺陷自愈的时间缩短,结构内部必将遗留大量孔隙,使防渗性能降低。可见,在沥青混凝土运输及施工的过程中,必须采取有效的保温措施局部保温处理,并考虑适当延长摊铺机前部对拌合料的烘烤时间,加装铁皮盖板于摊铺机进料斗外缘,降低进料斗内混合料的温度损失。

            2、 沥青混凝土低温施工技术的应用

            2.1、 工程概况

            水库总库容478.62万m[3],死库容62.50万m[3],兴利库容358万m[3],调洪库容38.79万m[3],此水库枢纽为小(1)型规模,工程等别Ⅳ等,大坝为3级,其余枢纽建筑物均为4级,临时建筑物为5级。工程枢纽建筑物主要包括拦河坝、引水闸、放水涵洞、泄洪闸、溢洪道,拦河坝采用碾压式沥青混凝土心墙坝,坝高最大值83.52 m,坝长209 m,坝顶高程1 934.59 m。工程所在区域年平均气温16.70℃,最热月与最冷月温度相差41.80℃,年内温度变化幅度大。工程场址处12月上旬初雪,稳定积雪平均初日在12月中下旬,终日在1月下旬。冻土深度0~2.50cm,工程场址处冻土深度最大达2.20 cm。本水库枢纽拦河坝改扩建工程施工工期2017年10月1日至2018年6月31日。
           

          低温条件下沥青混凝土施工技术运用
           

            2.2、 沥青混凝土低温施工技术的应用

            2.2.1、 施工工序

            工程沥青混凝土路面施工技术工艺流程详见图1。

            图1 沥青混凝土路面工艺流程图
          图1 沥青混凝土路面工艺流程图

            2.2.2、 沥青混凝土混合料拌和及温度控制

            为保证压实质量,碾压式沥青混凝土施工必须高温作业(5℃及以上),温度达不到或气温虽高但风速>5.50 m/s,风力>4级时,也将影响压实质量,可能导致沥青变质。沥青混凝土施工配比及技术参数主要根据沥青混凝土室内配比试验确定,使用IJ80型混凝土拌合机进行拌合料的拌和。拌合料出场温度保持在165~195℃,运至施工现场的温度应≥145℃,摊铺温度>120℃。现场混合料温度派专人检测,对于温度<145℃的混合料禁止使用。

            本工程选用YQLB1000型沥青混凝土拌合设备,该设备在环境温度<5℃且不采取保温措施的情况下称量精度变差。工程冬季施工时由于环境温度较低,拌合料管道传输过程中温度骤降、沥青快速粘稠,增加了拌合系统称量沥青重量。为控制沥青混凝土出仓温度,应加强对拌合系统管路、阀门、出料斗等部位的保温,先在管路外围包裹一层石棉网,外侧缠绕电热丝后再包裹一层矿棉,实践证明,该处理措施能保证拌合系统正常运行,提升称量精度,确保拌合料达到设计要求。

            2.2.3 、混合料运输

            混合料拌和完成后用15 t自卸货车卸入装载机料斗,再由装载机卸入摊铺机专用料斗内便可进行摊铺施工。以肥皂水为防黏剂防止拌合料与料斗的粘附,本工程沥青混合料的运输距离只有1.50 km,耗时15 min,混合料在运输过程中温度损失均值25℃。为减少运输途中温度的损耗保证拌合料的入仓温度,当环境温度<5℃时必须改造运输车辆并改用轻柴油防黏剂:在车辆料斗内侧衬贴厚度3 cm的硬质聚氨脂保温材料,并加设4 mm厚度且涂抹轻柴油的钢板,混合料装入后其上覆盖厚帆布和保温棉被。如此保温处理后,在项目区域环境温度下混合料运输过程中,温度损耗大大降低。

            2.2.4、 心墙碾压

            对混凝土心墙实行水平分层、全轴线持续摊铺碾压的工法,采用摊铺机进行沥青混合料摊铺,对于施工不便的区域,配合以人工铺筑。工程采用BW120AD型振动钢轮碾压机和轮胎碾压机碾压,并确保压实厚度20 cm。初压阶段使用8~10的BW120AD型振动钢轮碾压机两遍静压,温度控制在120~130℃,若出现推移现象,需稍作降温后复压,若出现横向裂纹,则应立即停压,查明原因并及时纠正后复压。复压阶段使用10~12 t的振动钢轮碾压机,为保证碾压质量,振动钢轮碾压机复压2遍后再用25 t以上轮胎碾压机复压2遍,温度控制在100~110℃。终压阶段使用8~10 t的BW120AD型振动钢轮碾压机静压3遍,温度保持在80~90℃。初压、复压和终压阶段碾压速度详见表1所示。质量检测合格后方可进行下一层沥青混凝土摊铺施工。

            2.3、 冬季停工处理

            由于工程地质条件原因所导致的设计变更,沥青混凝土心墙坝面临跨年度施工,根据《水工沥青混凝土施工规范》(SL514-2013)的规定,沥青混凝土心墙必须在冬季停工,为确保沥青混凝土心墙顺利越冬,可采用砂料覆盖,并根据当地最大冻土深度确定覆盖层厚度,且覆盖厚度大于或等于冻土深度10 cm。工程所在区域往年最大冻土深度2.20 cm,所以论证后决定先在心墙表面覆盖帆布,再覆盖厚度为15 cm的砂砾石料层,并用聚氨酯泡沫作为隔水保温材料封闭心墙四周。拔盖断面采用顶宽×底宽为3.50 m×6.50 m的梯形断面。

            表1 心墙初压、复压和终压压实速度表
          表1 心墙初压、复压和终压压实速度表

            为加强技术可行性论证,在工程坝体550 m位置设立试验场地及与坝体段相同宽度的试验段心墙,在最后一层坝体心墙浇筑的同时进行试验段心墙浇筑,坝体段及试验段浇筑厚度与施工工法完全相同,并按施工规范设置保温措施,加铺厚度15 cm的砂砾石料层防冻。

            2.4、 跨年度施工技术要求

            为确保越冬后工程沥青心墙较好结合,必须于坝体心墙外侧铺设管道,通过在管道内持续灌注锅炉加热导热油的方式对心墙加热,实时测量心墙温度,直至其达到施工温度后再进行浇筑。取芯试验结果显示,坝体段双层心墙结合较好,但试验段新心墙出现结合面破坏,无法达到规范要求。工程所采用的水利工程沥青混凝土跨年度低温施工方法,对混凝土心墙起到了较好的越冬保护。

            3、 结论

            文章以水库枢纽拦河坝改扩建工程沥青混凝土心墙坝为例,对沥青混凝土低温施工技术进行了探讨,结果表明,工程施工期内有一段时期环境温度低于5℃,为保证沥青混凝土施工质量,必须采取积极措施加强拌合料保温。技术措施得当,施工组织管理到位,各施工环节都准备了充足的应急措施,确保了水库枢纽拦河坝改扩建工程中沥青混凝土心墙施工在低温条件下顺利完成。

            参考文献

            [1]陈磊,马敬,何建新.低温环境下心墙沥青混凝土的施工工艺及质量控制[J].粉煤灰综合利用,2018(5):67-69+76.
            [2]张莉华.碾压式沥青混凝土心墙低温施工技术分析[J].技术与市场,2019,26(3):82-83.
            [3]门玉苍,赵平.初探水利工程沥青混凝土低温施工技术[J].山东工业技术,2019(9):126.

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