水利工程瀝青混凝土心墻壩溫度控制對瀝青混凝土施工質(zhì)量的影響

李建勛

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030）

在區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，水利工程奠基重要地位，既可以實現(xiàn)水利資源的持續(xù)應(yīng)用，為區(qū)域生產(chǎn)生活提供水資源保障。在水利工程應(yīng)用期間，參建方通過規(guī)劃設(shè)計和施工建設(shè)等工作，實現(xiàn)質(zhì)量管理，加強(qiáng)瀝青混凝土施工管控工作，避免施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，確保水利工程施工質(zhì)量得到有效保證。

1 工程概況

齊古水庫位于呼圖壁縣南側(cè)約45 km處，壩址位于石門子水電站壩址下游約10.5 km，交通便利。水庫正常蓄水位1 007 m，總庫容約2.04×107m3，工程規(guī)模為III等中型山區(qū)攔河水庫。大壩為瀝青混凝土心墻砂殼壩，壩頂高程1 012.2 m，壩長396.3 m，最大壩高50 m，壩頂寬8.0 m。瀝青混凝土心墻底寬2.6 m漸變?yōu)?.6 m，頂寬0.4 m，最大高度為48.50 m，心墻上下游均設(shè)置2.0 m寬過渡層，瀝青混凝土心墻填筑工程量為9 870 m3。

該工程采用的是瀝青混凝土心墻壩，其中瀝青混凝土填筑量雖然不足1×104m3，但是對于整個項目建設(shè)發(fā)揮了重要作用，由于該水庫的功能主要是蓄水，而要想將其蓄水功能發(fā)揮出來，需要在大壩建基面上利用瀝青混凝土起到防滲作用，這就可以看出瀝青混凝土對于水利工程建設(shè)的重要性。而對于瀝青混凝土施工而言，其施工控制的要點比較多，尤其是溫度控制直接影響工程施工質(zhì)量。

2 水利工程瀝青混凝土心墻壩溫度控制要點

瀝青混凝土是當(dāng)前建筑工程的主要應(yīng)用材料之一，但是這種材料的性能和溫度之間有著緊密關(guān)系，因此在水利工程建設(shè)過程中需要明確該材料的應(yīng)用特點。根據(jù)本工程情況，對瀝青混凝土新墻施工進(jìn)行分析可知：溫度變化容易導(dǎo)致瀝青混凝土發(fā)生變化，施工時需要注意把控溫度，尤其是施工地區(qū)氣候變化，做好加熱處理并控制拌和、運輸、入倉等溫度。另外，瀝青混凝土心墻對于土石壩壩體防滲施工發(fā)揮著重要作用，其施工質(zhì)量要求也比較高，而心墻容易受到壩體建筑工程影響，因此受確保心墻和壩體填筑速度相同，并采用水平分層澆注方式，確保心墻過渡料勻速上升。

根據(jù)該工程瀝青混凝土設(shè)計規(guī)范和瀝青混凝土室內(nèi)配比結(jié)果可以得到現(xiàn)場鋪筑瀝青混凝土配比如表1所示。因此在對瀝青混凝土心墻壩溫度控制時，需要注意以下幾點內(nèi)容。

表1 現(xiàn)場鋪筑瀝青混凝土配比

2.1 骨料干燥加熱

瀝青混凝土骨料使用時，一般初始配比要采用電振給料器，之后使用膠帶機(jī)，最后骨料輸送到干燥加熱桶中，此時需要確保溫度處于175～185 ℃之間。而拌和骨料在經(jīng)過干燥加熱后將其輸送到拌合站，使用熱量提升機(jī)進(jìn)行二次篩選。通過這一處理可以根據(jù)粒徑尺寸等級篩分熱料，之后將其存儲在熱料斗中以便后續(xù)配比應(yīng)用。

2.2 瀝青熔化加熱

施工時，一般需要將桶裝瀝青放入到自動裝置中，將瀝青提取出來，這就是脫桶過程，在此期間需要確保溫度在115～125 ℃范圍內(nèi)。脫桶之后將瀝青倒入到脫水和加熱裝置中進(jìn)行后續(xù)處理，該裝置利用導(dǎo)熱油對瀝青進(jìn)行加熱熔化處理，熔化時需要保證溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)，并保持勻速加熱，可以避免由于溫度變化而導(dǎo)致瀝青老化，而瀝青在接受熔化和脫水處理后，不可立即停止加熱，需要持續(xù)保持加熱，其溫度最好在155～165 ℃，時間在6 h內(nèi)。

實際施工時，在瀝青溫度達(dá)到要求后需要將其放在恒溫罐中保存，以便施工啟用。在此期間，施工人員需要保證瀝青溫度始終維持在115～165 ℃，抗溫時間在72 h之內(nèi)，若是超過這時間段或是溫度無法達(dá)到要求會導(dǎo)致瀝青老化。因此需要做好瀝青融化和脫水工作，還需要注意加熱保溫，施工場地也需要做好防火防水工作，避免瀝青質(zhì)量受到影響。

2.3 材料拌和溫度

首先，明確材料投放順序以及拌和時間，先放入粗骨料和細(xì)骨料，之后放入粉料，最后進(jìn)行15 s干拌，獲得瀝青后進(jìn)行45 s濕拌，拌合時注意控制瀝青溫度，使其維持在145～165 ℃范圍內(nèi)，骨料溫度最好處于175～190 ℃范圍內(nèi)，瀝青混合料出口機(jī)溫度最好處于150～170 ℃范圍內(nèi)，由此可以得到符合要求的瀝青混合料。而瀝青混合料的質(zhì)量判斷依據(jù)為顏色均勻，稠度相同，無異常表現(xiàn)。

2.4 運輸、入倉和碾壓溫度

對于瀝青混凝土而言，其在離開拌合站出口機(jī)時后要經(jīng)過運輸進(jìn)入到填筑層面中。在整個入倉攤鋪和碾壓過程中各個環(huán)節(jié)都需要注意控制溫度。另外針對瀝青混合料運輸作出了相應(yīng)的試驗，從中可以了解到本工程在使用當(dāng)前運輸設(shè)備和路況情況下，瀝青混合料在運輸期間并未有較明顯的運輸損失表現(xiàn)，離析程度也比較小，滿足瀝青混凝土運輸標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 影響

瀝青混凝土新強(qiáng)化施工過程中，溫度控制貫穿在整個施工環(huán)節(jié)中，通過明確各施工環(huán)節(jié)的溫度控制并把控好溫度，可以提高瀝青混凝土施工質(zhì)量。從上述研究中可以得到，瀝青混凝土在粗細(xì)骨料加熱、瀝青熔化、混合料拌合、運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)中都需要嚴(yán)格控制好溫度。

該工程施工前開展了溫控試驗，從拌合到碳布碾壓整個過程中的拌合溫度控制情況，對質(zhì)量影響最大。根據(jù)分析了解到，粗細(xì)骨料加熱和瀝青熔化這兩個過程中的溫度控制相對容易，只需要骨料料源固定、瀝青和大氣溫度相同就可以保障加熱溫度和熔化溫度固定。

在溫度控制過程中，混合料拌合溫度、入倉攤鋪溫度、最佳碾壓溫度這三個溫度的控制比較困難。在這幾個難控制的溫度中，處理工作需要結(jié)合情況作出調(diào)整，首先確定最基本溫度，也就是入倉攤鋪溫度，結(jié)合該工程具體實施情況將入倉攤鋪溫度確定為兩種情況和兩個應(yīng)對溫控范圍，第一種情況是指層間不間歇施工，入倉攤鋪溫度在165±5 ℃；第二種情況是指層間間歇施工，上層碾壓后直到溫度達(dá)到常溫狀態(tài)下才恢復(fù)施工，入倉攤鋪溫度在170±5 ℃，這一結(jié)果是根據(jù)現(xiàn)場實驗得到的，通過適當(dāng)上調(diào)入倉攤鋪溫度數(shù)值可以根據(jù)已填筑瀝青混凝土溫度影響上層混凝土表層一定深度設(shè)置，且在經(jīng)過碾壓后可以將施工兩層層間結(jié)合起來，進(jìn)而構(gòu)成質(zhì)量較好的整體。而在確定入倉攤鋪溫度后，結(jié)合運輸距離和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)得到拌合站出機(jī)口溫度。

碾壓溫度也會影響瀝青混凝土碾壓質(zhì)量，因此需要把控好碾壓環(huán)節(jié)的溫度。從該工程碾壓試驗可以得出，碾壓溫度最好控制在130～135 ℃，在該溫度范圍內(nèi)碾壓瀝青混凝土得到的產(chǎn)品密實度比較好。在瀝青混凝土完成入倉攤鋪處理后實時跟蹤及溫度變化，若是溫度下降到130～135 ℃，需要食物人員及時碾壓施工，這是由于在此溫度下碾壓的混凝土質(zhì)量最好。若是超過135 ℃進(jìn)行混凝土碾壓處理會導(dǎo)致碾壓設(shè)備運行出現(xiàn)震動現(xiàn)象，進(jìn)而影響瀝青混凝土質(zhì)量，出現(xiàn)松軟坍塌問題，不僅無法保證施工進(jìn)度，也無法保證壓實質(zhì)量。若是低于135 ℃則無法進(jìn)行正常碾壓事故。

3 水利工程瀝青混凝土心墻壩溫度控制基本措施

水利工廠瀝青混凝土心墻壩在施工過程中，要想保證施工質(zhì)量需要做好溫控工作，以下對該工作提出了幾種措施。

3.1 明確制備要求

溫度因素會影響瀝青混凝土新墻壩施工質(zhì)量，因此在施工前需要組織技術(shù)人員開展試驗工作，根據(jù)試驗明確風(fēng)控要求和范圍，在此基礎(chǔ)上合理控制施工溫度。對此，本工程施工企業(yè)需要委托技術(shù)人員采用專業(yè)設(shè)備開展瀝青混凝土的原料性能試驗、礦料級配試驗、最佳瀝青用量試驗、物理力學(xué)和變形性能實驗等，通過試驗結(jié)果確定合適的材料配比等。在瀝青混凝土對比材料中，瀝青、粗細(xì)骨料、填料等材料通過系統(tǒng)分析判斷其在加熱前后與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的符合度，同時根據(jù)試驗可以明確技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)變化區(qū)間，根據(jù)環(huán)境要素和施工要求計算符合現(xiàn)場試驗的材料配比，進(jìn)而得到最佳設(shè)計配比。

3.2 完善施工體系

瀝青混凝土心墻壩施工設(shè)計的技術(shù)環(huán)節(jié)比較多，為了避免出現(xiàn)質(zhì)量問題，需要做好瀝青混凝土溫度控制工作。實際施工時，施工企業(yè)根據(jù)技術(shù)要求逐漸完善施工流程和質(zhì)量保證體系，并結(jié)合以往經(jīng)驗和施工要求劃分骨料進(jìn)場和存儲、拌合、運輸、鋪筑等施工流程，把控好施工流程，做好科學(xué)管理，提高施工質(zhì)量和效率，發(fā)揮瀝青混凝土作用。另外，瀝青混凝土新墻壩施工受到溫度因素影響，因此在施工時需要把控好各個環(huán)節(jié)的溫度，例如骨料可以使用內(nèi)熱式加熱桶方式來做好加熱處理，而根據(jù)試驗可以確定滾筒傾角。冷骨料則在干燥加熱桶加熱處理過程中均勻連續(xù)加入其中，并結(jié)合季度和氣溫變化實時調(diào)整加熱控制操作，加熱溫度相對瀝青而言一般不超過20 ℃最好，在180±5 ℃，其出機(jī)口溫度最好在200 ℃以下，混合骨料在進(jìn)行加干，加熱處理后使用熱料提升機(jī)將其提升到拌合樓頂，做好二次篩分。通過篩分分級熱量，并按照粒徑尺寸將其存儲在熱料斗中以便配比使用。

3.3 科學(xué)開展攤鋪作業(yè)

瀝青混凝土心墻壩施工時采用專門的聯(lián)合攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪作業(yè)，該設(shè)備包括紅外線加熱、料斗、過渡料倉、活動模板、監(jiān)視系統(tǒng)和機(jī)械驅(qū)動等部分，其預(yù)壓實性能比較好，履帶在前一層平整壓實的過渡料上行走可以保證攤鋪厚度和壓實度，采用專用心墻攤鋪機(jī)對瀝青混凝土和過渡料進(jìn)行攤鋪能夠保證心墻具有均勻的受力和良好的結(jié)合度，一般攤鋪機(jī)的速度在每分鐘1～2 m。保溫自卸車在改裝后可以將裝運的散料運輸?shù)焦ぷ髅嫔?，而工作面上這配置了l w188扒渣機(jī)，裝載機(jī)原裝載斗改裝成了3 m3的瀝青混凝土料斗，其中的液壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制放料門。瀝青混凝土通過自卸車轉(zhuǎn)運到裝卸機(jī)料斗中，之后由裝卸機(jī)將瀝青混凝土放在攤鋪機(jī)料斗內(nèi)。瀝青混凝土心墻壩在攤鋪過程中采用的是水平分層方法，并進(jìn)行全軸線部分段的一次性攤鋪碾壓施工。整個施工嚴(yán)格根據(jù)要求進(jìn)行鋪筑和攤鋪碾壓，其中分層攤鋪厚度保持在27～28 cm，壓實厚度在25±2 cm，采用專門的聯(lián)合攤鋪機(jī)同時開展瀝青混合料和過渡料攤鋪作業(yè)，攤鋪機(jī)行動速度最好在每分鐘1～3 m，過渡料若是超過了攤鋪機(jī)范圍則可以使用反鏟搭配共同進(jìn)行攤鋪。攤鋪機(jī)在進(jìn)行瀝青混凝土攤鋪前先要清理好灰塵之后使用全站儀對心墻邊線進(jìn)行準(zhǔn)確測量，同時使用金屬絲進(jìn)行定位，利用攝像幫助操作人員駕駛攤鋪機(jī)跟隨細(xì)絲進(jìn)行操作，但先要在攤鋪機(jī)前面設(shè)置燃?xì)馐郊t外加熱器，將下一層表面瀝青混凝土進(jìn)行加熱處理。瀝青混凝土攤鋪時，需要對混合量溫度進(jìn)行實時測量，一旦不合格則需要及時清除。而人工攤鋪和機(jī)械攤鋪要求相同，只是人工攤鋪要使用模板支撐校驗和拆除等操作。而人工攤鋪使用的是方便拆卸的活動鋼模板，其在定位后進(jìn)行兩邊的過渡料填筑。在壓實過渡料后填入瀝青混合料后鋪平鋼模，碾壓前清理好鋼模上的粘附物。瀝青混合料在入場之后采用鐵鍬平運的人工平倉方式，不可平甩。

4 結(jié)束語

通過分析水利工程中瀝青混凝土心墻壩溫度控制對瀝青混凝土施工質(zhì)量影響可以了解到，為保證該水利工程施工質(zhì)量，技術(shù)人員和施工人員以及管理人員需要注重溫度控制工作，保證瀝青混凝土質(zhì)量符合要求。