莫莫克水利樞紐大壩心墻瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)

張聚峰

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

新疆莫莫克水利樞紐工程，大壩最大壩高75.0 m，屬高壩，工程區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度，工程設(shè)防烈度為Ⅷ度，考慮到碾壓式瀝青混凝土心墻力學(xué)性能指標(biāo)優(yōu)于澆筑式瀝青混凝土心墻等特點(diǎn)，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)碾壓式瀝青混凝土心墻的發(fā)展現(xiàn)狀，推薦采用碾壓式瀝青混凝土心墻。碾壓式瀝青混凝土心墻滲透系數(shù)小于10-8 cm/s量級(jí)，具有水穩(wěn)定性，水穩(wěn)系數(shù)應(yīng)大于0.9。本工程為便于心墻與壩頂防浪墻連接和壩體防滲要求，并改善大壩受力條件，心墻軸線布置在壩軸線上游側(cè)，水平距離4.0 m，采用垂直式瀝青混凝土心墻。

2 瀝青混凝土心墻原材料

2.1 瀝青

根據(jù)《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 501-2010）的規(guī)定，碾壓式瀝青混凝土可選用道路石油瀝青。根據(jù)本工程的工程等級(jí)、運(yùn)用條件及地域等特點(diǎn)，初步選用重交通道路石油瀝青（標(biāo)號(hào)AH-90）。

庫(kù)車水工瀝青是一種質(zhì)地優(yōu)良，抗老化性能好，溫度穩(wěn)定性和低溫性較好，與礦料粘結(jié)性能強(qiáng)，延度和針入度比都較高，含蠟量低，變形性能優(yōu)良，滿足本工程碾壓式瀝青混凝土心墻壩的技術(shù)要求。瀝青質(zhì)量技術(shù)要求詳見表1。

表1 庫(kù)車水工瀝青質(zhì)量技術(shù)檢測(cè)成果表

2.2 粗骨料

考慮到本工程要求使用的堿性粗骨料，原料需從成品堿性骨料場(chǎng)購(gòu)買，運(yùn)距約為120 km，故對(duì)酸性改性粗骨料和堿性粗骨料的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比選。

參考新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院2012年設(shè)計(jì)建成的新疆昌吉州努爾加水庫(kù)工程酸性骨料配合比，選XT-2型抗剝落劑，并按瀝青質(zhì)量的0.4%添加。根據(jù)概算結(jié)果，采用酸性骨料時(shí)，心墻瀝青混凝土單價(jià)為1 797.56元/m3，碾壓式瀝青混凝土心墻壩工程直接費(fèi)用為16 072.33萬(wàn)元；采用堿性骨料時(shí)，心墻瀝青混凝土單價(jià)為2 117.15元/m3，碾壓式瀝青混凝土心墻壩工程直接費(fèi)用為16 631.54萬(wàn)元。堿性骨料方案心墻壩工程直接費(fèi)比酸性骨料方案高559.21萬(wàn)元，占?jí)误w工程投資的3.4%。

采用堿性骨料時(shí)，心墻壩工程投資比酸性骨料方案高，但二者工程投資相差不大。采用酸性骨料時(shí)需對(duì)砂礫石骨料進(jìn)行篩分拌和、瀝青混凝土中需加入抗剝離劑，施工工序相對(duì)繁瑣，現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制難度大；根據(jù)《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 501-2010）相關(guān)規(guī)定，堿性骨料與瀝青的黏附性能優(yōu)于酸性骨料，應(yīng)盡量采用，而且國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐表明堿性骨料的耐久性優(yōu)于酸性骨料。綜上所述，本階段推薦采用堿性骨料。

該工程粗骨料擬用灰?guī)r粗骨料，質(zhì)地堅(jiān)硬，堅(jiān)固性較好，與瀝青的粘附性達(dá)到5級(jí)，表觀密度、與瀝青粘附性、針片狀顆粒含量、壓碎值、吸水率、含泥量、耐久性等主要受檢指標(biāo)，滿足《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 501-2010）及設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)中粗骨料的質(zhì)量要求。

2.3 細(xì)骨料

本工程細(xì)骨料選用灰?guī)r細(xì)骨料（人工砂），質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，加熱也不引起性質(zhì)變化，堅(jiān)固性較好，水穩(wěn)定性等級(jí)達(dá)到10級(jí)，細(xì)骨料的粒徑范圍為：0.075～2.36 mm，吸水率不大于2%，不含有機(jī)質(zhì)和其他雜質(zhì)，級(jí)配良好。主要受檢指標(biāo)滿足《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 501-2010）及設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)中細(xì)骨料的質(zhì)量要求。

2.4 填料

填料從附近水泥廠購(gòu)買成品礦粉填料。不結(jié)團(tuán)塊、不含有機(jī)質(zhì)及泥土，表觀密度、親水系數(shù)、含水率、細(xì)度等主要受檢指標(biāo)，滿足《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL501-2010）及設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)中填料的質(zhì)量要求。

3 心墻瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)

3.1 心墻技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 501-2010），并參考國(guó)內(nèi)碾壓式瀝青混凝土心墻壩工程，提出新疆莫莫克水利樞紐工程瀝青混凝土心墻壩的瀝青混凝土標(biāo)準(zhǔn)，詳見表2。

表2 心墻瀝青混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 心墻瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)主要是確定礦料級(jí)配和瀝青含量。根據(jù)《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 501-2010）附錄B，礦料級(jí)配選擇采用丁樸榮公式：

式中：pi——通過孔徑為di的過篩率，%；

p0.075——填料用量，%；

r——級(jí)配指數(shù)；

di——某一篩孔尺寸，mm；

Dmax——礦料最大粒徑，mm。

結(jié)合計(jì)算與相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，初擬瀝青混凝土配合比的材料和級(jí)配參數(shù)見表3。

表3 初擬瀝青混凝土配合比的材料和級(jí)配參數(shù)表

結(jié)合計(jì)算結(jié)果與相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，初擬瀝青混凝土配合比的礦料級(jí)配見表4。

表4 初擬瀝青混凝土配合比的礦料級(jí)配

4 瀝青混凝土試驗(yàn)成果

結(jié)合計(jì)算與相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)推薦的心墻瀝青混凝土配合比，見表5。

表5 試驗(yàn)推薦心墻瀝青混凝土配合比