水利水電工程瀝青混凝土低溫施工技術(shù)要點(diǎn)淺析

趙春

（中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 貴州貴陽 550081）

1 瀝青混凝土

瀝青混凝土中包含瀝青材料、水泥材料及礦渣砂石等材料，各種材料混合拌制在一起，形成了瀝青混凝土材料。瀝青混凝土經(jīng)常被應(yīng)用在水利水電工程施工中。瀝青混凝土材料具有良好的耐久性，一般來說，制備瀝青混凝土?xí)r所用的瀝青材料類型主要有兩種，一種為石油瀝青材料，另一種為煤瀝青材料。這兩種瀝青材料油脂含量較多，能夠使瀝青材料保持一定柔度，柔性瀝青材料能夠很好地抵御水平方向彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力。瀝青混凝土中的骨料主要作用是承載壓力，強(qiáng)化瀝青混凝土的整體荷載水平。瀝青混凝土制備過程中需要加入活性拌和料，常用材料有粉煤灰或者硅灰材料等，這些材料的自身顆粒直徑較小，能夠在低溫環(huán)境中強(qiáng)化瀝青混凝土材料的整體流動性和黏聚性能，與此同時，也可以避免混凝土發(fā)生泌水反應(yīng)，出現(xiàn)骨料分離的情況。瀝青混凝土將其中各種材料的自身優(yōu)勢進(jìn)行融合，顯著提升了自身結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪、抗壓水平和使用周期。

在施工中，瀝青混凝土一方面能夠用于路面等結(jié)構(gòu)的修筑，另一方面對于路基防水施工的應(yīng)用也比較常見。這主要是由于此種材料的防滲性比較突出，也因?yàn)榇朔N特性，水利水電工程中進(jìn)行防滲漏處理時經(jīng)常會用到該材料，其中主要集中在壩底結(jié)構(gòu)抗?jié)B處理及土體壩體結(jié)構(gòu)抗?jié)B處理這幾個方面。瀝青混凝土與其他類型的混凝土相比起來，性質(zhì)更加穩(wěn)定，將其作為水利工程的壩體心墻材料，其自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與常規(guī)同級別鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度沒什么區(qū)別，但是，相比于常規(guī)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂的概率卻更低，因此，其在防滲方面更具優(yōu)勢［1］。

2 低溫對于混凝土材料的影響

瀝青混凝土材料與常規(guī)混凝土材料性質(zhì)存在部分差異，但是，其主體結(jié)構(gòu)一般都是由骨料和基體結(jié)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)中也會存在一些比較微小的間隙，這些間隙的大小如果發(fā)生變化，就會對瀝青混凝土的實(shí)際強(qiáng)度造成影響。此外，含水量也會影響瀝青混凝土的力學(xué)屬性，當(dāng)濕度相對飽和的情況下，且處于低溫環(huán)境中，瀝青混凝土孔隙結(jié)構(gòu)中的水就會凝結(jié)成冰，進(jìn)而弱化混凝土結(jié)構(gòu)抗拉性能。瀝青混凝土中的水泥材料自身穩(wěn)定性較差，如果制備材料時水灰比例較大，容易出現(xiàn)快速失水的情況，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。此外，由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部會出現(xiàn)溫度差、濕度差和壓力差，其內(nèi)部水分容易從周圍向中心方向移動，導(dǎo)致骨料和砂漿出現(xiàn)分離的情況，導(dǎo)致部分位置出現(xiàn)骨料裸露和表面起灰的現(xiàn)象。如果此時外部環(huán)境溫度較低，還會導(dǎo)致混凝土中水泥材料的水化反應(yīng)停止，使得其中水分蒸發(fā)，影響混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3 水利水電工程瀝青混凝土低溫施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工前準(zhǔn)備

3.1.1 施工設(shè)備與材料準(zhǔn)備

水利水電工程進(jìn)行瀝青混凝土低溫施工時，施工期間所用骨料加熱裝置、骨料傳輸裝置、熱骨料篩分設(shè)備、自動稱量裝置、成品運(yùn)輸設(shè)備、瀝青加熱裝置及瀝青脫桶裝置等都要提前準(zhǔn)備好并調(diào)試完畢，確保其能夠在低溫環(huán)境中順利運(yùn)行。施工隊(duì)伍要根據(jù)現(xiàn)場低溫環(huán)境對混凝土制備現(xiàn)場進(jìn)行相對改造，以便在低溫環(huán)境中也能夠進(jìn)行瀝青混凝土的制備生產(chǎn)。對現(xiàn)場用于瀝青混凝土材料運(yùn)輸?shù)能囕v底板及廂板部分，要加設(shè)保溫裝置，安裝保溫蓋板，以防低溫運(yùn)輸過程中瀝青混凝土材料溫度流失過快。在低溫環(huán)境進(jìn)行施工時，通常要把普通裝載機(jī)設(shè)備的鏟斗部分進(jìn)行更換，替換成料斗裝置，并且將液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，用于后續(xù)瀝青混凝土材料的垂直運(yùn)輸。瀝青混凝土材料的料斗裝置上要安裝蓋板，以強(qiáng)化其保溫效果。施工過程中需要使用的粗細(xì)骨料、天然與人工砂材料、水泥材料、填充粉料等各種材料都要提前準(zhǔn)備充足。瀝青儲存設(shè)備中要提前準(zhǔn)備足量的軟化瀝青材料，且材料溫度要控制在160℃左右。施工人員要提前對瀝青混凝土運(yùn)輸、攤鋪及碾壓設(shè)備進(jìn)行性能檢查，確保設(shè)備的斗門開閉是否正常、保溫性能是否達(dá)標(biāo)［2］。為避免低溫環(huán)境中有雨雪降落到有待使用的瀝青混凝土材料中，或者導(dǎo)致瀝青混凝土施工區(qū)域積水，現(xiàn)場要提前制作搭建用于防雨雪的施工防護(hù)棚，確保瀝青混凝土實(shí)際施工效果不受影響。

3.1.2 施工現(xiàn)場準(zhǔn)備

當(dāng)瀝青混凝土結(jié)構(gòu)施工區(qū)域兩邊基座表層提前噴涂的稀釋瀝青材料干透之后，且上攤鋪的瀝青瑪蹄脂已經(jīng)凝固，施工區(qū)域表面不存在積雪或者其他雜物時，現(xiàn)場要安排監(jiān)理人員進(jìn)行施工前檢查，確認(rèn)無誤之后，才能正式開工。

3.1.3 其他準(zhǔn)備

瀝青混凝土制備區(qū)域距離施工現(xiàn)場的通道要隨時保持通暢。施工前，要預(yù)留出專門的通行路線。瀝青混凝土結(jié)構(gòu)填筑高度需符合施工標(biāo)準(zhǔn)。施工現(xiàn)場要提前埋設(shè)瀝青混凝土心墻監(jiān)測設(shè)備。

3.2 瀝青混凝土制備

制備瀝青混凝土材料時，要注意如下操作要點(diǎn)。第一，對于混凝土中的骨料要進(jìn)行加熱，將其溫度控制在190～200℃的范圍內(nèi)。如果現(xiàn)場使用的填充粉料沒有提前進(jìn)行加熱，還可適當(dāng)提升骨料的溫度。第二，瀝青混凝土出料口的溫度要控制在170～175℃，如果瀝青混凝土溫度不超過150℃，不能應(yīng)用在施工作業(yè)中，直接作廢料處理。第三，制備完成的瀝青混凝土材料要放入成品儲存裝置中，儲存設(shè)備外部要加設(shè)保溫層，出料口的位置要設(shè)置保溫和加熱裝置，盡量減少瀝青混凝土儲存期間產(chǎn)生的熱量損失。儲存設(shè)備內(nèi)部要安裝紅外加熱裝置，對內(nèi)部瀝青混凝土材料的熱量流失及時進(jìn)行補(bǔ)充。瀝青混凝土材料的儲存時間不能過長，時間過長會造成大量熱量流失，變成廢料，因此，要盡量縮短儲存時間，在6h之內(nèi)就要用完［3］。

3.3 瀝青混凝土攤鋪施工

進(jìn)行瀝青混凝土攤鋪施工時，厚度控制在30cm左右。瀝青混凝土如果采用人工攤鋪處理的方式會降低攤鋪效率，所用攤鋪時間較長，因此，實(shí)際操作過程中，要借助專用機(jī)械設(shè)備來完成。施工人員使用攤鋪機(jī)設(shè)備進(jìn)行瀝青混凝土心墻結(jié)構(gòu)攤鋪處理時，要提前對攤鋪機(jī)設(shè)備前端安置的紅外加熱裝置進(jìn)行檢測調(diào)試，確認(rèn)其加熱性能良好，然后才能正式開始攤鋪。施工人員要先將基礎(chǔ)瀝青混凝土層面結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱處理，基礎(chǔ)層面厚度一般在10～15mm左右，將其進(jìn)行加熱處理時，要將溫度控制在70℃左右，這樣一來，能夠盡量減少基礎(chǔ)瀝青混凝土接觸面部分產(chǎn)生的熱量損失。瀝青混凝土入倉溫度要嚴(yán)格控制，一般來說要將溫度控制在162～170℃的范圍之間。攤鋪過程中要保持緩慢勻速，攤鋪機(jī)行駛速度要控制在0～3m/min 的范圍內(nèi)。如果攤鋪施工中遭遇雨雪等天氣，施工現(xiàn)場要做好防水處理，在攤鋪機(jī)前端位置要設(shè)置可移動的防水棚車輛，防水棚高度控制在2m 左右，長度控制在6m 左右，寬度控制在2.5m左右。施工期間，防水棚車輛隨著攤鋪機(jī)設(shè)備向前移動，棚車中要安排技術(shù)人員對瀝青混凝土層面結(jié)構(gòu)存在的積水進(jìn)行清理，并使用加熱裝置將殘留的水漬進(jìn)行烘干處理。當(dāng)防水棚車輛行駛到瀝青混凝土心墻放大段區(qū)域時，要斷開防水棚車輛和攤鋪機(jī)設(shè)備的聯(lián)系，隨后攤鋪機(jī)設(shè)備要繼續(xù)攤鋪3m 左右。基座部分要粘貼防雨布，這樣基座上的積水就會順著防雨布流向下方的過渡料中，不會造成基面積水的情況。對于現(xiàn)場初次攤鋪完成且未經(jīng)過碾壓處理的混合料，需要使用耐熱性良好的帆布材料進(jìn)行覆蓋，避免現(xiàn)場降雨或降雪對瀝青混凝土造成影響［4］。

3.4 瀝青混凝土碾壓施工

攤鋪過程中，要盡量避免瀝青混凝土與外界環(huán)境的冷空氣進(jìn)行接觸，避免熱量流失過快。技術(shù)人員要定期對使用的瀝青混凝土進(jìn)行溫度檢測，入倉攤鋪的過程中每隔10min 就要進(jìn)行一次溫度測量，如果溫度處于合理范圍內(nèi)，就要及時安排碾壓設(shè)備對瀝青混凝土實(shí)施碾壓處理。一般來說，瀝青混凝土攤鋪完成之后，要等到溫度下降到155～158℃的范圍之內(nèi)進(jìn)行瀝青混凝土的初次碾壓處理。初次碾壓的過程中，要采用無振碾壓的處理方式，碾壓2 遍。碾壓處理要盡早完成，以防止瀝青混凝土表層溫度下降過快影響實(shí)際碾壓效果，造成表層龜裂等情況出現(xiàn)。此外，碾壓溫度也要根據(jù)外界施工環(huán)境的實(shí)際溫度進(jìn)行選擇，當(dāng)施工現(xiàn)場環(huán)境溫度為-5℃左右時，現(xiàn)場進(jìn)行初次碾壓時，瀝青混凝土的溫度不能低于155℃。碾壓過程中，施工人員要使用1.5t 振動碾碾壓設(shè)備進(jìn)行處理，對過渡料進(jìn)行碾壓施工時，要使用2臺2.5t的振動碾碾壓設(shè)備。施工期間，技術(shù)人員要先對過渡料進(jìn)行1次無振碾壓處理，然后對瀝青混凝土進(jìn)行2 次初次靜碾處理；隨后對過渡料進(jìn)行5次振動復(fù)碾，對瀝青混凝土進(jìn)行3次振動碾壓處理；最終對過渡料進(jìn)行3 次碾壓處理。碾壓設(shè)備行駛速度應(yīng)該控制在25～30m/min，施工人員要使用1.5t振動碾設(shè)備在瀝青混凝土心墻部分靜碾1次，對于混凝土層面進(jìn)行收光處理，最后用2.5t 的振動碾設(shè)備將過渡料碾壓1 次，并將其與心墻連接部分進(jìn)行壓平處理。碾壓期間，對于未施工區(qū)域，要加蓋保溫帆布，使得瀝青混凝土的整體溫度始終不低于140℃，確保后續(xù)壓實(shí)效果［5］。

3.5 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.5.1 瀝青混凝土儲運(yùn)管理

施工現(xiàn)場制備的瀝青混凝土材料要盡量保證隨制隨用，不要長期存放在成品料儲存?zhèn)}中，瀝青混凝土的最長儲存時間也不要超過6h。瀝青混凝土制備區(qū)域不能與施工現(xiàn)場距離過遠(yuǎn)，材料運(yùn)輸過程中，車輛行駛總時長不能超過40min。對于不具備加熱裝置的用于垂直運(yùn)輸?shù)牧隙吩O(shè)備，在施工期間，瀝青混凝土不要在料斗內(nèi)長時間停留，臨時停留時間不得超過15min。

3.5.2 成品瀝青混凝土保溫控制

對于制作完成的瀝青混凝土材料，要做好保溫處理，保溫措施如下。第一，用于瀝青混凝土儲存的設(shè)備外部要進(jìn)行保溫處理，儲存設(shè)備內(nèi)部也要加裝相應(yīng)的溫度補(bǔ)償設(shè)備。第二，對于制作完成的瀝青混凝土，在水平運(yùn)輸設(shè)備和垂直運(yùn)輸設(shè)備及料斗裝置中都要實(shí)施保溫處理，材料運(yùn)輸期間要保證全程封閉，避免材料與外界接觸，嚴(yán)格抑制熱量損失。第三，現(xiàn)場要安排技術(shù)人員進(jìn)行管理，避免施工期間出現(xiàn)突發(fā)事件對瀝青混凝土施工造成干擾，瀝青混凝土的運(yùn)輸流程要保持通暢，中途不得受阻，確保瀝青混凝土材料在失效之前全部應(yīng)用于工程施工中。當(dāng)施工現(xiàn)場發(fā)生問題需要中斷施工時，施工人員要每隔15min 對成品瀝青混凝土進(jìn)行溫度檢測，施工中斷時間越長，溫度檢測周期就要越短，當(dāng)瀝青混凝土的溫度低于160℃時，要將其作為廢料進(jìn)行處理，不得繼續(xù)用于施工。

3.5.3 骨料的加熱溫度控制

瀝青混合料拌制中，骨料的加熱溫度應(yīng)控制在190～200℃，骨料溫度超過220℃時，停止瀝青混合料生產(chǎn)，待熱料倉的骨料溫度降到允許值時，恢復(fù)生產(chǎn)。確保瀝青混凝土的出機(jī)口溫度在規(guī)定的上限，上限溫度控制在175℃左右。對于所拌制的瀝青混合料的溫度低于160℃或超過185℃的混合料，作為廢料處理。

3.5.4 瀝青混合料入倉溫度控制

將瀝青混合料入倉溫度控制在165～175℃，瀝青混合料入倉溫度不得低于160℃，低于此溫度的瀝青混合料不能入倉，要將其作為廢料棄掉［6］。

3.5.5 心墻基礎(chǔ)面加熱

進(jìn)行低溫期心墻瀝青混凝土鋪筑施工時，將心墻已施工的瀝青混凝土層面加熱至70℃左右，這樣一來，可以減少攤鋪時混合料與瀝青混凝土接觸面的熱量損失。

3.5.6 攤鋪后的瀝青混合料碾壓溫度控制

嚴(yán)格控制土石壩碾壓瀝青混凝土心墻鋪筑施工作業(yè)的環(huán)境溫度，在氣溫為-5℃以上、風(fēng)速為3級以下的條件下，可以進(jìn)行瀝青混凝土心墻施工作業(yè)。初碾溫度為160～165℃，低溫期鋪筑作業(yè)時，要及時對攤鋪的瀝青混合料進(jìn)行初碾，封閉攤鋪的瀝青混合料，確保攤鋪的瀝青混合料的層面結(jié)構(gòu)碾壓密實(shí)，防止表面龜裂現(xiàn)象發(fā)生。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對水利工程瀝青混凝土低溫施工技術(shù)進(jìn)行研究，可以從根本上提高水利建設(shè)的水平，我國需對該技術(shù)不斷加強(qiáng)關(guān)注和重視。瀝青混凝土低溫施工作為水利工程施工中的主要工作內(nèi)容，加強(qiáng)對其的研究已經(jīng)成為施工人員的工作重點(diǎn)，因此，必須加強(qiáng)管理，才能發(fā)揮瀝青混凝土的材料性能。