瀝青心墻壩的壓實溫度與抗?jié)B性

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抗?jié)B性是大壩最重要的屬性。要確保瀝青心墻的抗?jié)B性，必須要有嚴格的質(zhì)量控制，并可對瀝青混合料孔隙率進行快速測量。對壓實瀝青心墻的滲透性和孔隙率之間的關(guān)系展開了大量研究。在馬歇爾擊實試樣中，當孔隙率<3%時瀝青的抗?jié)B性達到規(guī)定要求。

在建攤鋪的瀝青心墻需要鉆芯取樣來測量孔隙率。攤鋪的瀝青需要停工3～4 d，冷卻到20℃～25℃左右才能鉆取試樣。一旦冷卻便可鉆孔取芯，一般取樣長40～45 cm，切片50～60 mm。通過分別在空氣中和水中稱量試樣來測算孔隙率。

為了確保日?？紫堵誓艿玫娇刂?，每日從現(xiàn)場制備的瀝青中獲取壓實的馬歇爾擊實試樣來測定壓實度和孔隙率。該試驗室制備的馬歇爾擊實試樣每一側(cè)要擊實30次，而同類試驗的道路瀝青，其每一側(cè)要擊實50(75)次。

試驗證明，每一側(cè)擊實30次即可達到瀝青心墻對孔隙率的技術(shù)要求。

1 瀝青的類型與壓實溫度

無論對于在攤鋪中的瀝青還是實驗室中的馬歇爾擊實試樣，擊實過程中瀝青的溫度都是達到孔隙率要求的關(guān)鍵參數(shù)。對于瀝青的擊實以及瀝青廠的生產(chǎn)，適宜的溫度取決于所用瀝青的類型。在加拿大，瀝青依據(jù)黏度、針入度或性能等級(PG)劃分類型。

為確定適宜的壓實溫度及其對孔隙率的影響，世界行業(yè)組織在挪威特隆赫姆的試驗室進行了試驗。

加拿大拉羅曼2號(La Romaine-2)項目使用的骨料和瀝青的樣本被送往挪威。 測量壓實度和孔隙率使用了兩組馬歇爾擊實試樣， 一組是在拉羅曼2號現(xiàn)場使用的瀝青， 一組是在挪威使用的一種常見瀝青。 在這種情況下， 馬歇爾擊實試樣一側(cè)擊實15次， 以期望這將更好地指示溫度的敏感性。 還進行了一側(cè)擊實20次的預(yù)試驗。至于擊實15次還是20次， 孔隙率沒有實質(zhì)性差異。

依照技術(shù)規(guī)范，拉羅曼2號最高拌合溫度為160℃，最高壓實溫度為110℃。2012年，最低壓實溫度后改為130℃，以確保有足夠的密實度。

同道路瀝青一樣，拉羅曼2號的溫度要求是瀝青生產(chǎn)和瀝青心墻鋪筑的需要。

表1 試驗結(jié)果

2 試驗方法

拉羅曼2號工程采用的瀝青的混合骨料級配曲線與富勒的級配曲線十分吻合，為典型的瀝青心墻工程。

實驗中使用了蒙特利爾比圖瑪(Bitumar)公司等級為PG52-34的瀝青和基于歐洲分類針入度160/220的埃克森瀝青。

馬歇爾擊實試樣直徑為102 mm，高63.5 mm，3件試樣為一組，分別在150，130℃和110℃進行擊實。

3 試驗結(jié)果

所有的測試結(jié)果列于表1。偏離總體趨勢的個別過低孔隙率測量結(jié)果，可能與瀝青的組成成分、拌合差異或室內(nèi)試驗及量測中的微小差異有關(guān)。

4 討論與結(jié)論

單側(cè)擊實15次的試樣孔隙率均低于3%，且僅2個試樣孔隙率高于2.5%。這表明，瀝青拌合料壓塊完全符合技術(shù)規(guī)范。

兩種類型瀝青的孔隙率在試驗溫度為110℃和130℃時無差異。但試驗溫度為150℃時差異明顯，盡管如此，兩種瀝青平均孔隙率為1.6%是不爭的事實。

孔隙率測量與壓實溫度明顯相關(guān)，壓實溫度由110℃升至130℃時孔隙率減小約0.6%，而壓實溫度由130℃繼續(xù)升至150℃時孔隙率繼續(xù)減小約0.5%。

施工過程中瀝青心墻的孔隙率要求在3%以下，馬歇爾擊實試樣的日?？紫堵蕼y量值應(yīng)在1%和2.5%之間。壓實溫度從150℃降至110℃，孔隙率相應(yīng)增大1.1%，由此可得出，壓實瀝青心墻時保持高溫相當重要。在炎熱而晴朗的天氣條件下，比較容易保持所要求的壓實溫度。而在寒冷和潮濕的環(huán)境中,保持較高的溫度條件生產(chǎn)瀝青以及有效的瀝青攤鋪壓實是必需的。

瀝青生產(chǎn)和瀝青心墻攤鋪技術(shù)規(guī)范通常參照道路瀝青國家規(guī)范。應(yīng)該注意的是，拌合溫度太高瀝青會硬化或氧化。雖然由于太陽輻射道路瀝青會出現(xiàn)相當大的硬化(氧化)，但是在壩體中瀝青不會進一步硬化。為保證瀝青心墻孔隙率低于臨界值，建議提高瀝青拌合和攤鋪的溫度,尤其是在寒冷時節(jié)。

需要注意的是，瀝青廠生產(chǎn)過程中瀝青明顯硬化(滲透性減小和黏度增加)。但制備馬歇爾擊實試樣時，相同程度的硬化并沒有發(fā)生。因此，瀝青廠生產(chǎn)瀝青將比制備馬歇爾擊實試樣時要求更嚴格。

擊實前保持瀝青拌合溫度是獲得所需孔隙率、確保瀝青心墻壩抗?jié)B性的關(guān)鍵。