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浅析碾压式沥青混凝土现场碾压工艺试验

发表时间：2021/5/24 来源：《基层建设》2021年第2期作者：路鹏飞

[导读] 摘要：近年来随着施工技术的不断进步与成熟，碾压式沥青混凝土防渗心墙非常适应作水工结果的防渗体。

        中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西省西安市 710065
        摘要：近年来随着施工技术的不断进步与成熟，碾压式沥青混凝土防渗心墙非常适应作水工结果的防渗体。在工程开工前必须在现场进行沥青混凝土配合比验证及拌和及碾压工艺试验，施工前验证配合比及拌和参数验证，在通过碾压试验确定施工技术参数、验证试验指标是否满足设计及规范要求和经济合理。通过不同气候环境条件下现场碾压工艺试验，为沥青混凝土心墙坝填筑选择满足设计要求、经济合理的配合比、铺料厚度、碾压遍数、碾压施工机械等施工参数和研究沥青混凝土填筑施工工艺方法，对工程施工质量、进度、经济效益等方面有着重要的影响。
        关键词：“沥青混凝土；碾压；工艺试验；研究”
        1概述
        通过不同气候环境条件下现场碾压工艺试验，为沥青混凝土心墙坝填筑选择满足设计要求、经济合理的配合比、铺料厚度、碾压遍数、碾压施工机械等施工参数和研究沥青混凝土填筑施工工艺方法，对工程施工质量、进度、经济效益等方面有着重要的影响。
        2适用范围
        适用于碾压式沥青混凝土坝施工中沥青混凝土拌和、铺筑、碾压施工参数的选择和填筑质量控制标准的确定。
        3碾压工艺试验目的
        第一，根据施工参数选择适宜的试验场次（选择三个碾压遍数、三个铺料厚度、碾压顺序、温度控制等），优选合理的施工参数，再进行校核试验试验，对所得数据进行统计分析，检测各项指标是否达到设计要求，推荐控制标准和施工工艺方法。第二，通过现场试验对室内设计配合比进行验证，择优选取该项目的沥青混凝土配合比。第三，通过试验进一步掌握在施工中容易发生和暴露的质量问题，确定改进和处理方法，保证沥青混凝土心的施工质量能满足设计及规范指标要求。
        4碾压工艺试验流程及操作要点
        4.1 碾压工艺试验流程

        碾压工艺试验流程图         图4.1-1
        4.2 碾压工艺试验操作要点
        4.2.1 场地处理与布置
        试验场地选择在平整、坚固的地面上，试验场地面积300～500m2，长30mm，宽6m，试验区面积180m2，试验模拟基座与大坝实际基座砼同标号，宽度根据现场心墙最大宽度确定，砼厚度约10cm，心墙两侧过渡料宽度根据设计最大宽度确定。

        碾压工艺试验平面示意图             图4.2-1
        4.2.2碾压工艺试验的准备
        1）材料准备：试验所用的过渡料、粗细骨料、沥青、矿粉等必须检测合格，准备待用。试验所用沥青应提前作好沥青脱水加温准备，以备碾压试验使用。
        2）设备准备：选定的某型号强制沥青搅拌设备、模型号履带式摊铺机、振动压路机、液压夯、反铲、运输车辆等，试验所需要的上料、烘干、加温、拌合、运输、碾压等设备，要提前作好检查、保养、加足燃油，以备使用。
        3）仪器准备：试验所需要的全站仪、水准仪、温度计、取芯机以及试验室的仪器，要提前作好检查、率定，保证试验检测准确可靠。
        4）人员准备：对所有人员要进行技术交底，岗位明确，分工具体，责任落实到位。
        5）沥青混凝土配合比初选：选择室内沥青混凝土配合比报告推荐的两个配合比（高温低温各一个），通过试验确定沥青混凝土生产配合比，并签发沥青混凝土碾压试验配料单。
        4.2.3沥青混凝土基础面、层间和接缝结合
        心墙混凝土基座（或铜止水带）表面干燥、洁净，水泥混凝土基座表面经凿毛后涂刷1～2遍冷底子油，待干燥后再铺设1～2cm厚砂质沥青玛蹄脂。冷底子油采用汽油比例为=汽油：沥青＝8：2，采用柴油比例为柴油：沥青＝7：3配置稀释沥青喷涂颜色宜为棕褐色，砂质沥青马蹄脂比例为沥青：矿粉：砂＝1：2：2。
        在铺筑上层沥青混合料时，应检测底层沥青混凝土表面温度，应保证其在70～100℃，当施工停歇时间较长，底面层温度达不到此要求时，应对其表面进行加热，试验时采用心墙专用摊铺机前增加一组红外线加热板（或丙烷燃烧器）加热。施工接缝应采用斜面平接，斜面坡度宜为45°施工前对接缝表面污物、杂物清除，然后进行加热，加热温度应控制在90～110℃，再涂刷热沥青，除去接缝边缘部位松散料，压实要及时跟进，可安排人工用振动夯板在摊铺完后立即进行，对接缝部位质量用真空渗气仪进行重点检测。

        沥青混凝土摊铺机红外线加热板          图4.2-2
        4.2.4 沥青混合料拌制
        1）根据试验结果对配合比进行适当调整，还要对计量拌和后的混合料进行筛分级配及称量分析，以验证沥青拌和楼计量系统是否按照调整后的配比进行计量搅拌，根据检测结果，调整拌和楼施工配合比，使理论级配曲线与实际级配曲线偏差满足规范要求。
        表4.2-1                       施工配合比允许偏差

        2）沥青混合料在拌制前，对热料和沥青温度进行检测，所有骨料均应进行加热。骨料加热温度宜控制在（160～190）℃，沥青加热温度为宜（150～160）℃，沥青混合料出机口温度宜宜（150～180）℃，具体控制温度视季节气温、运输距离、施工方式适量增减。
        3）拌制沥青混合料时，先将粗细骨料及矿料干拌不少于15s，再加入热沥青拌和，搅拌时间应不少于45s，现场观察取样，拌和出的沥青混合料色泽均匀，不离析，无花白料，无黄烟及其它异常现象，且骨料沥青裹覆率良好。
        4.2.5 沥青混合料运输
        卸料时，料自由下落高度控制在1.5m以内，卸料时应依次分别卸至车厢前部、后部、中部位置，可有效避免发生粗细骨料离析。沥青混合料运输采用5吨自卸车辆运输，冬季装料前，对车厢内壁加设保温板，表面用苫布覆盖，避免沥青混合料温度损失。各种器具、运输工具使用前须打扫干净并涂刷防黏剂，防黏剂比例为：火碱：硬脂酸：滑石粉：水（80℃）=10：20：30：40，严禁将柴油（或废机油）作为防黏剂涂刷在运输容器表面。
        4.2.6 沥青混凝土铺筑
        1）铺料厚度确定：根据设计及施工规范要求，结合以往国内类似工程经验，沥青混凝土心墙与过渡料应均衡上升，拟定试验沥青混合料摊铺机摊铺厚度和人工虚铺厚度均25cm或30cm，过渡料铺料厚度略高于沥青混合料1～2cm，确保碾压后厚度一致。2）沥青混凝土和过渡料划分3个碾压试验区和2个摊铺层，碾压试验区分别为动8遍区、动10遍区、动12遍区，第一层机械摊铺、第二层复核层。3）沥青混合料摊铺前，用全站仪对填筑范围（边线、中线）进行放线标识。机械摊铺施工前应调整摊铺机自带的钢模板宽度以满足设计要求，用激光定位仪将摊铺机定位准确，并能保证摊铺机在整个摊铺过程中稳定、匀速、连续向前行进，摊铺速度控制1～3m/min，随时进行观测不得发生线位偏移和上下起伏波动。4）沥青混合料摊铺和过渡料应同步进行，沥青混合料入仓时，先检查沥青混合料温度，入仓温度宜为（140～165）℃，对低于110℃的混合料应予以废弃，温度控制对保证沥青混凝土质量、提高生产效率、降耗节能具有重要意义，须特别重视。

        沥青混凝土碾压工艺试验              图4.2-2
        4.2.7 沥青混合料和过渡料碾压
        1）碾压参数沥青混合料碾压宜采用3t～6t以下振动碾，过渡料碾压宜采用10t以下振动碾。碾压顺序为：心墙沥青混凝土和其两侧过渡料同步静碾2遍→沥青混合料开始全幅宽动碾→过渡料碾压→沥青混凝土收仓静碾2遍。2）沥青混合料碾压温度控制：初碾温度不低于130℃，终碾温度不低于110℃，碾压温度宜为（145～155）℃，施工时可根据季节气候温度适当调整，夏季施工时不低于140℃，冬季施工时最低不低于145℃。3）碾压时，采用振动碾在苫布上进行碾压，碾压完成后随时将苫布展平排出沥青混凝土内部气泡。心墙两侧的过渡料同时铺筑，对称压实，以免钢模或沥青心墙位移，距心墙边缘150～200mm范围内的过渡料应先不碾压，待心墙碾压后温度降至70℃时再碾压，或与心墙骑缝碾压，碾压速度宜为1.0～1.5km/h。4）沥青混凝土及过渡料接坡、边角采用液压夯压10秒、20秒、30秒夯压，取样检测颗粒级配、相对密度，检测发现人工夯压30秒各项指标均满足设计要求。根据同类工程经验及合格保证率考虑，液压夯夯压时间选定为30秒（具体可通过碾压试验确定）。5）在碾压过程中，应将心墙上下测过渡料挖开检查，发现“正品字”碾压后心墙宽度增大，且顶部沥青混凝土盖帽较大问题，部分沥青混凝土挤压到较松散的砂砾石过渡料内部，形成犬牙交错现象，保证不了心墙设计形状和设计尺寸，再用先压过渡料造成沥青心墙有效宽度不够等问题。通过改变碾压次序，先对砂砾石过渡料进行静压后，优先振动碾压沥青混合料再待沥青混凝土温度降到初碾温度时碾压过渡料的施工工艺，解决沥青瘦身的问题。

        沥青混凝土碾压及过渡料碾压       图4.2-3
        4.2.8 碾压工艺试验检测及质量检查
        1）对所使用的材料如沥青，粗细骨料，矿粉等检验。2）确定拌合机的配料速度、拌合数量、时间、温度等操作方法检测。3）确定沥青混凝土在运输中和碾压后温度，及温度损失情况。4）检查冷底子油及沥青玛蹄脂的配合比试验和施工方法。5）检查碾压方式、碾压温度，连续铺筑和间歇铺筑对沥青混凝土性能的影响。6）检验沥青混凝土接缝、层面间结合及与刚性基础结合效果。7）检查沥青混凝土心墙与过渡料结合及设计结构尺寸。8）碾压后的沥青混凝土性能检验容重、孔隙率、渗透系数、稳定度、流值、水稳定系数、小梁弯曲、三轴试验等。
        5、结束语
        沥青混凝土碾压工艺试验在新疆车尔臣河大石门、重庆市黔江区老窖溪、广西左江治旱驮英水库及灌区等水利工程中多次应用，经过不断的完善，形成了一套完整的施工工艺方法。规范了施工前碾压试验的工作程序，节约了了成本和工期，加快了施工进度，间接的增加了经济效益。在新疆车尔臣河大石门水利枢纽工程中，2019年5月11日提前原计划将近1个月完成大坝填筑到EL2250度汛高程，为大石门项目安全度汛，全面完成年度目标夯实了基础，节约施工成本约90万元。在复核试验时运用统计技术理论，确定满足保证率和合格率要求的施工控制标准，在碾压式沥青心墙坝工程的运用，促进了新技术的推广使用。