38-第五章-混凝土工程二

第五章-混凝土工程（二）第六节 混凝土工程六、沥青混凝土工程（一）材料选择1.沥青。沥青混凝土面板所用沥青主要根据工程地点的气候条件选择，而心墙所用沥青主要根据工程的具体要求选择。2.粗骨料。粗骨料是指粒径大于2.5mm的骨料。粗骨料应满足坚硬、洁净、耐久等技术要求。粗骨料以采用碱性碎石为宜，其最大粒径般为1525mm。3.细骨料细骨料是指粒径小于2.5mm且大于0.075mm的骨料。细骨料可以是碱性岩石加工的人工砂或小于2.5mm的天然砂，也可以是两者的混合。细骨料应满足坚硬、洁净、耐久和适当的颗粒级配等技术要求。4.填料填料是指粒径小于0.075mm的用碱性石（石灰岩、白云岩等）磨细得到的岩粉，一般可从水泥厂购买，其技术要求见有关施工规范。5.掺料为了改善沥青混凝土的高温热稳定性或低温抗裂性，提高沥青与矿料的黏结力，可在沥青中加入掺料。（二）配合比的选择和试验沥青混合料的配合比采用三阶段设计对施工具有非常大的指导意义，其真正使室内试验与施工生产联系在一起。（四）沥青混凝土防渗面板铺筑1.沥青混凝土面板施工的准备工作（1）址墩和岸墩是保证面板与坝基间可靠连接的重要部位，一定要按设计要求施工。岸墩与基岩连接，一般设有锚筋，井用作基础帷幕及固结灌浆的压盖。（2）与沥青混凝土面板相连接的水泥混凝土趾墩、岸墩和刚性建筑物的表面在沥青混凝土面板铺筑之前必须进行处理。表面上的浮皮、浮渣必须清除，潮湿部位应用燃气或喷灯烤干，使混凝土表面保持清洁、干燥。然后在表面喷涂一层稀释沥青或乳化沥青，用量约0.15-0.20kg/m2。待稀释沥青或乳化沥青完全干燥后，再在其上面敷设沥青胶或橡胶沥青胶。沥青胶涂层要平整均匀，不得流淌。如涂层较厚，可分层涂抹。（3）与齿墙相连接的沥青砂浆或细粒沥青混凝土楔形体，一般可采用全断面一次浇筑施工，也可分层浇筑施工，每层厚约30-50cm，与岸墩相连接的模形体必须采用模板，从下向上施工。模板每次安装高度以1m为宜。楔形体浇筑温度应控制在140160，边浇筑边用钢钎插捣。拆模时间视楔形体内部温度的降低程度而定，一般要求温度下降到沥青软化点以下方可拆模。（4）对于土坝，在整修好的填筑土体或土基表面应先喷洒除草剂，然后铺设垫层。堆石坝体表面可直接铺设垫层。垫层料应分层填筑压实，并对坡面进行修整，使坡度、平整度和密实度等符合设计要求。垫层表面需用乳化沥青、稀释沥青或热沥青喷洒，乳化沥青喷洒量一般为2.04.0kg/m2，热沥青一般为1.02.0kg/m2。2.沥青混合料摊铺土石坝碾压式沥青混凝土面板多采用一级铺筑。当坝坡较长或因拦洪度汛需要设置临时断面时，可采用二级或二级以上铺筑。一级斜坡长度铺筑通常为120150m。当采用多级铺筑时，临时断面顶宽应根据牵引设备的布置及运输车辆交通的要求确定，一般为1015m。沥青混合料的铺筑方向多采用沿最大坡度方向分成若干条幅，自下而上依次铺筑。当坝体轴线较长时，也有沿水平方向铺筑的，但多用于蓄水池和渠道衬砌工程。3.沥青混合料压实（1）沥青棍合料应采用振动碾碾压，待摊铺机从摊铺条幅上移出后，用2.58t振动碾进行碾压。条幅之间接缝，当铺设沥青混合料后应立即进行碾实以获得最佳的压实效果。（2）振动碾碾压时，应在上行时振动、下行时不振动。（3）振动碾在碾压过程中有沥青混合料沾轮现象时，可向碾压轮洒少量水或含洗衣粉的水，严禁涂洒柴油。（4）振动碾重量和碾压工艺的选择应根据现场环境温度、风力、摊铺条幅的宽度和厚度、摊铺机的摊铺速度经现场试验确定。（5）碾压的初始温度和终止温度及碾压遍数应根据现场试验确定。当没有试验资料时，可参考表5-6-4选用。（五）沥青混凝土心墙铺筑1.施工前的准备工作（1）与沥青混凝土相接的水泥混凝土基座和岸坡垫座应按设计要求施工。（2）与沥青混凝土心墙相连接的水泥混凝土基座、岸坡垫座等表面在沥青混凝土心墙铺筑之前必须进行处理。2.沥青混合料的运输热拌沥青混合料的运输可采用自卸汽车或保温料罐运输。当拌和楼距坝面比较近时，也可采用经改装的装载机直接运输沥青混合料。心墙两侧的过渡料一般由自卸汽车运输上坝，按量倒在心墙一侧或两侧，或直接卸入挖掘机拖动的专用拖斗内，然后再由挖掘机将过渡料中转运到摊铺机的过渡料受料斗内。3.混合料摊铺沥青混合料摊铺分为机械摊铺和人工摊铺。沥青混凝土心墙大部分采用专用摊铺机摊铺，摊铺机摊铺不到的部位如心墙基座和与岸坡连接处的扩大头部，则采用人工摊铺。专用摊铺机沿坝轴线方向将沥青混合料和心墙两侧过渡料同时摊铺，沥青混合料摊铺每层约2325cm厚，由于过渡料与沥青棍合料的压实性能不同，过渡料摊铺厚度稍大。摊铺速度一般为13m/1min。心墙摊铺宽度按设计要求从下向上可调，一般为1.200.60m。过渡料一般为24m宽。随摊铺机摊铺的过渡料宽取决于摊铺机的宽度。不随摊铺机摊铺的过渡料则用其他设备摊铺。在摊铺上一层前，必要时可对下面一层表面进行吸尘和加热，保证上下层结合紧密。对于心墙底部和两端的扩大部分，沥青混合料的人工铺筑工艺可按立模毡布护面过渡料摊铺初碾层面处理混合料摊铺拆模混合料和过渡料压实施工工艺流程。4.混合料压实热沥青混合料最好由带有初压装置的摊铺机进行初步压实。两台23t的振动碾同时平行碾压心墙两侧过渡料，以提供心墙的横向支撑。随后用一台0.51t振动碾碾压心墙沥青混合料。心墙振动碾应比心墙宽约10cm。沥青混合料宜先静压两遍，再振动碾压46遍，最后再静压2遍。碾压温度一般为140180，不超过185，并且不低于120。5.心墙铺筑与坝体的施工顺序沥青混凝土心墙应与坝体填筑均衡上升，而每层心墙与两侧过渡料需同时铺筑。当雨季、冬季等原因造成心墙施工停工时，心墙和两侧过渡料层应高于相邻坝体12层。（六）质量检查和验收沥青防渗墙的施工大体上可分为三个过程，即原材料准备、沥青混合料制备和现场铺筑。1.原材料质量控制沥青混合料所用原材料有沥青、粗细骨料、填充料和掺和料等。（1）沥青质量控制。（2）粗细骨料的质量控制。沥青混合料所用粗细骨料有碎石、天然砂及石屑等。粗骨料质量指标包括含泥量、针片状颗粒含量和沥青黏附性、耐久性等。细骨料质量指标包括含泥量、比重、吸水率、水稳定性、耐久性等。（3）填充料的质量控制。沥青混合料的填充料多采用碱性岩石磨细的矿粉，如石灰石粉、白云石粉等，是混合料的重要组成部分。（4）掺和料的质量控制。沥青混合料采用的掺和料种类也较多，如石棉灰、橡胶粉、消石灰粉等。有些是工业产品，可直接用于混合料配制，应按规定的质量要求做好验收检查工作。2.沥青混合料质量控制拌和站的中心任务就是制备温度适宜、配合比准确、质合格的沥青混合料。为此，生产过程的各个工序均应严加控制。（1）原材料质量检查。（2）混合料制备过程的温度检查。（3）混合料外观检查。（4）混合料配合比检查。（5）混合料技术特性指标的检查。当混合料的原材料质量合格、配合比准确时，可以不再进行抽样检查了。国外一些工程也只规定检查有关配合比的项目，如容重、马歇尔稳定度和流值等。3.沥青混凝土现场铺筑质量控制铺筑过程要进行温度、厚度、压实密度以及外形质量等检查。七、大体积混凝土的温度控制与防裂（一）混凝土温度控制的基本任务为了明确由凝土温度控制的基本任务，应首先弄清混凝土的温度变化过程及与温度变化密切相关的裂缝问题。1.混凝土的温度变化过程混凝土在凝固过程中，由于水泥水化，释放大量水化热，使混凝土内部温度逐步上升。大体积混凝土的温度变化过程，可分为如图5-6-5所示的三个阶段，即温升期、冷却期（或降温期）和稳定期。显然，混凝土内的最高温度Tmax等于混凝土浇筑人仓温度Tp与水化热温升值Tr之和。由Tp到Tmax是温升期，由Tmax到稳定温度T是降温期，之后混凝土体内温度围绕稳定温度随外界气温略有起伏。Tmax与T之差称混凝土体的最大温差，记为T。2.混凝土温度裂缝大体积混凝土的温度变化必然引起温度变形，温度变形若受到约束，势必产生温度应力。由于混凝土的抗压强度远高于抗拉强度，在温度压应力作用下不致破坏的混凝土，当受到温度拉应力作用时，常因抗拉强度不足而产生裂缝。随着约束情况的不同，大体积混凝土温度裂缝有以下两种。（1）表面裂缝。内胀外缩，在混凝土内部产生压应力，表层产生拉应力。混凝土的抗拉强度远小于抗压强度。当表层温度拉应力超过混凝土的允许抗拉强度时，将产生裂缝，形成表面裂缝。（2）贯穿裂缝和深层裂缝。变形和约束是产生应力的两个必要条件。人们不仅把基岩视为刚性基础，也把已凝固、弹模较大的下部老混凝土视为刚性基础。这种基础对新浇不久的混凝土产生温度变形所施加的约束作用，称为基础约束（图5-6-7）。这种约束在混凝土升温膨胀期引起压应力，在降温收缩时引起拉应力。当此拉应力超过混凝土的允许抗拉强度时，就会产生裂缝，称为基础约束裂缝。由于这种裂缝自基础面向上开展，严重时可能贯穿整个坝段，故又称为贯穿裂缝，如图5-6-8所示。此种裂缝切割的深度可达35m以上，故又称为深层裂缝。裂缝的宽度可达13mm，且多垂直基面向上延伸，既可能平行纵缝贯穿，也可能沿流向贯穿。3.大体积混凝土温度控制的任务由上可见，大体积混凝土紧靠基础产生的贯穿裂缝，无论对坝体的整体受力还是防渗效果的影响比之浅层表面裂缝的危害都大得多。大体积混凝土温度控制的首要任务是通过控制混凝土的拌和温度来控制混凝土的入仓温度；通过一期冷却降低混凝土内部的水化热温升，从而降低混凝土内部的最高温升，使温差降低到允许范围。其次，大体积混凝土温控的另一任务是通过二期冷却，使坝体温度从最高温度降到接近稳定温度，以便在达到灌浆温度后及时进行纵缝灌浆。若坝体内部的温度未达到稳定温度就进行灌浆，灌浆后坝体温度进一步下降，又会将胶结的缝重新拉开。因此将坝体温度迅速降低到接近稳定温度的灌浆温度是接缝灌浆和坝体蓄水受益的重要前提。需要采取人工冷却降低坝体混凝土温度的另一个重要原因，是由于大体积混凝土的散热条件差，单靠自然冷却使混凝土内部温度降低到稳定温度需要的时间太长，少则十几年，多则几十年、上百年，从工程及时受益的要求来看，也必须采取人工冷却措施。（二）大体积混凝土的温度控制措施温度控制的具体措施常从混凝土的减热和散热两方面着手。所谓减热就是减少混凝土内部的发热量。所谓散热就是采取各种散热措施，如增加混凝土的散热面，在混凝土温升期采取人工冷却降低其最高温升，当到达最高温度后，采取人工冷却措施，缩短降温冷却期，将混凝土块内的温度尽快地降到灌浆温度，以便进行接缝灌浆。1.减少混凝土的发热量（1）减少每立方米混凝土的水泥用量。其主要措施有：根据坝体的应力场对坝体进行分区，对于不同分区采用不同标号的混凝土；采用低流态或无坍落度干硬性贫混凝土；改善骨料级配，增大骨料粒径，对少筋混凝土可埋放大块石，以减少每立方米水泥用量；大量掺粉煤灰，掺和料的用量可达水泥用量的25%40%；采用高效外加减水剂不仅能节约水泥用量约20%，使28d龄期混凝土的发热量减少25%30%，且能提高混凝土早期强度和极限拉伸值。（2）采用低发热量的水泥。当前多用中热水泥。近年已开始生产低热微膨胀水泥，它不仅水化热低，且有微膨胀作用，对降温收缩还可以起到补偿作用，减小收缩引起的拉应力，有利于防止裂缝的发生。2.降低混凝土的入仓温度（1）合理安排浇筑时间。在施工组织上安排春、秋季多浇，夏季早晚浇，正午不浇，这是最经济有效降低入仓温度的措施。（2）采用加冰或加冰水拌和。混凝土拌和时，将部分拌和水改为冰屑，利用冰的低温和冰融解时吸收潜热，这样，最大限度可将混凝土温度降低约20。规范规定加冰量不大于拌和用水量的80%。（3）对骨料进行预冷。当加冰拌和不能满足要求时，通常采取骨料预冷的办法。骨料预冷的方法有以下几种：1）水冷。2）风冷。3）真空气化冷却。3.加速混凝土散热（1）采用自然散热冷却降温。采用低块薄层浇筑可增加散热面，并适当延长散热时间，即适当增长间歇时间。在高温季节已采用预冷措施时，则应采用厚块浇筑，缩短间歇时间，防止因气温过高而热量倒流，以保持预冷效果。（2）在混凝土内预埋水管通水冷却。在混凝土内预埋蛇形冷却水管，通循环冷水进行降温冷却。水管通常采用直径为2025mm的薄钢管或薄铝管，每盘管长约200mm。为了节约金属材料，可用塑料软管充气埋入混凝土内，待混凝土初凝后再放气拔出，清洗后以备重复利用。冷却水管布置，平面上呈蛇形，断面上呈梅花形，也可布置成棋盘形。蛇形管弯头由硬质材料制作，当塑料软管放气拔出后，弯头仍留于、混凝土内。八、混凝土施工质量控制为了获得符合设计要求的混凝土，必须从原材料开始，到新拌混凝土以及硬化混凝土进行全过程的质量检测和控制。（一）原材料的质量检测和控制根据有关规范井参考施工经验，原材料的检测项目和抽样频数列于表5-6-5。（二）拌和混凝土质量的检测与控制混凝土质量检测与控制的重点是出拌和机后未凝固的新拌混凝土的质量，目的是及时发现施工中的失控因素，加以调整，避免造成质量事故。同时也成型一定数量的强度检测试件，用以评定混凝土质量是否满足设计要求和评定混凝土施工质量控制水平。水泥、砂、石和混合材料应按重量计，水和外加剂可按重量折成体积计，称量误差不应超过表5-6-6的规定。（三）浇筑过程中混凝土的检测与控制混凝土出拌和机以后，经运输到达仓内，不同环境条件和不同运输工具对于混凝土的和易性产生不同的影响。由于水泥水化作用的