碾压式沥青混凝土心墙施工技术

1、碾压式沥青混凝土心墙施工技术碾压式沥青混凝土心墙 施工技术第一章 绪论第二章 碾压式沥青混凝土原材料第三章 碾压式沥青混凝混土合料制备与运输第四章 碾压式沥青混凝土心墙铺筑第一章第一章 绪论绪论 1.1 概述 沥青混凝土作为防渗结构是一种可靠、经济、先进的水工防渗措施。它具有防渗性能好、抵抗冲击能力强、施工速度快、工程量少等优点。目前，在国内外已经得到广泛的运用和推广，技术日臻成熟完善，是未来超高坝建设的合适坝型。 世界上最早在水利工程中使用沥青防渗技术的世界上最早在水利工程中使用沥青防渗技术的国家是美国和德国，在国家是美国和德国，在2020世纪世纪50-6050-60年代得到年代得到广泛的发

2、展和应用。广泛的发展和应用。 2020世纪世纪7070年代在我国东北和西北地区开始修建年代在我国东北和西北地区开始修建沥青混凝土防渗心墙坝。到了沥青混凝土防渗心墙坝。到了8080年代我国沥青年代我国沥青混凝土防渗技术发展较快，但大都为中、低坝混凝土防渗技术发展较快，但大都为中、低坝（低坝居多），且以浇筑式沥青混凝土心墙居（低坝居多），且以浇筑式沥青混凝土心墙居多。多。进入进入2020世纪世纪9090年代，由于碾压式沥青混凝年代，由于碾压式沥青混凝土可以全面采用机械化施工，施工速度快，因土可以全面采用机械化施工，施工速度快，因此发展尤为迅速，并已向高坝方向发展。此发展尤为迅速，并已向高坝方向发展

3、。 1.2 1.2 沥青混凝土防渗墙沥青混凝土防渗墙 发展历史和应用趋势发展历史和应用趋势1.3 1.3 沥青混凝土心墙的分类沥青混凝土心墙的分类 1.3.11.3.1按结构分类按结构分类 沥青混凝土心墙从结构上大体可分为三类：竖直式（简称“直心墙”）；倾斜式（简称：“斜心墙”）；下部竖直和上部倾斜的组合式（简称：“组合式”）。从已建成的工程来看，斜墙采用较少，直墙采用较多。 直心墙具有防渗面积小，施工简单等优点，斜心墙坝体干燥区较大，整体较稳定。 1.3.21.3.2按施工方法分类按施工方法分类 沥青混凝土防渗墙从施工方法上大体可分为四类。 (l)碾压式防渗墙：将热拌后的沥青混合料按一定的厚

4、度摊铺在铺筑部位上，然后采用适当的压实设备碾压。这是目前使用最广泛的一种施工方法。 (2)浇筑式防渗墙：将热拌后的沥青混合料浇筑后靠自重压密，不需要碾压设备。 (3)装配式防渗墙。 (4)填石沥青防渗墙。 1.3.31.3.3按沥青混合物的构成分类按沥青混合物的构成分类 沥青混凝土防渗墙按其材料构成大至可以分为三类： (l)碾压式沥青混凝土防渗墙：一般骨料最大粒径为2030mm沥青用量为6%7.5%。 (2)块石沥青混凝土防渗墙：填筑一层厚约20cm的细粒沥青混凝土，于其上倾倒一层厚40cm，粒径1040cm块石(块石占混合料容积的3545%)，用振动碾将块石压入沥青混合料中去。一般沥青含量达

5、812.5%。 (3)浇筑式沥青混凝土防渗墙：浇筑式沥青混凝土的沥青用量达913%。沥青除了填充矿物混合料的空隙以外，还存在较多的自由沥青。1.41.4沥青混凝土防渗墙的特点沥青混凝土防渗墙的特点 (l)防渗性能好。碾压式沥青混凝土的渗透系数一般小于l10-710-8cm/s。浇筑式沥青混凝土实际上则是不透水的。 (2)适应变形能力比较强。具有较好的柔性，基本能适应各种不均匀沉陷。如果发生裂缝后，在水流冲刷下，也不容易扩大，甚至还有闭合自愈能力。当岸坡较陡时，土质心墙容易发生裂缝，采用耐水的高塑性的沥青混凝土心墙能避免开裂。 (3)由于工程量少，可以节省劳动力，加快施工进度。第二章 碾压式沥青

6、混凝土原材料 2.12.1碾压式沥青混凝土心墙沥青的选择碾压式沥青混凝土心墙沥青的选择 石油沥青的品种应根据工程的类型、等级、以及气候条件、工作条件和材料价格等因素选用。 目前各种碾压式沥青混凝土防渗墙所用的水工石油沥青多为道路沥青，其针入度为40-100(1/lOOmm)，在气温较高的地方，大多采用针入度较小的沥青；在气温较低的地方，则采用针入度较大的沥青。 一般碾压式沥青混凝土中所用的沥青，宜选用道路石油沥青技术标准中的A60甲（温和地区）或A100甲乙（寒冷地区），重要工程宜采用AH-70或AH-90重交通道路石油沥青。2.2 2.2 矿质材料矿质材料 2.2.12.2.1矿质材料在沥青

7、混凝土中的作用矿质材料在沥青混凝土中的作用 矿质材料简称矿料，是沥青混凝土的主要组成部分，对沥青混凝土的性质有重要的影响。矿料按功能分为骨料和填料。 试验研究的结果表明，沥青与填料组成的沥青胶结料，在沥青混凝土中可视为单一的沥青填料相而发挥其功能。沥青混凝土的弹性、粘性和塑性等性质，主要受沥青填料相特性的影响，沥青填料相具有胶凝结构，沥青填料相胶凝结构的特点是作为单元的填料颗粒，通过液相的沥青薄膜而粘结在一起，结构单元之间只有微弱分子力的作用，它具有触变性，在受力破坏后有自愈能力。 沥青填料相的特性与沥青原有的性质，填料的浓度（填料与沥青的相对用量）、填料与沥青的粘附情况等因素有关，而且受到填

8、料颗料间沥青薄膜厚度的影响。沥青膜越薄，沥青填料相的粘度也就越高。 矿料中的骨料，在沥青混凝土中组成骨架结构，使沥青混凝土获得必要的强度，强度取决于其粘聚力和内摩擦力的大小。而内摩擦力又取决于骨料的粒形、粒度、级配、颗粒的表面特性以及沥青的用量。因为骨架的空隙增大，用以填充空隙的自由沥青的数量增多，必将导致沥青混凝土性质的变化。沥青与矿料相互作用具有重要的影响，改善它们之间的粘附作用，加强胶凝结构的键合特性，可以有效地改善沥青混凝土的各种技术性质。 2.2.22.2.2骨料骨料 1、粗骨料 粗骨料是指粒径大于2.5mm的矿料，常用的有各种碎石、砾石、破碎砾石，破碎矿渣等，但必须优先选用能与沥青

9、粘结良好的碱性岩石，一般沉积岩石中石灰岩、白云岩等多为碱性岩石，与石油沥青粘附性较好。 对粗骨料的技术要求，取决于沥青混合料的类别、用途。一般要求清洁、坚硬、耐久、均匀，要消除灰尘、脏物、粘土和其它物质。粗骨料表面要求粗糙、多棱角，形状应近于正方体，针片状颗粒含量应受到限制，在加热过程中质地不变化。粗骨料的级配应保证与其它材料拌和时，能使混合料符合最大密实度的要求。 2、细骨料 细骨料是指粒径为2.5 - 0.075mm的矿料，一般可采用河砂、山砂、海砂、人工砂，或天然和人工的混合沙。 细骨料要求清洁、坚硬、耐久，不因加热而引起快性质变化。 细骨料通过颗粒嵌挤增加混合料的稳定性，同时填充粗骨料

10、的空隙。 细骨料与石油沥青的粘附性，应通过试验确定其水稳定性等级，一般不得低于4级。 细骨料还要求耐久性好，用碳酸钠法干循环5次，重量损失小于15%。 细骨料采用天然砂或掺入部分天然砂都必须做沥青混凝土耐水性（耐久性）试验，通过试验才能确定天然砂的掺量。 3、填料 （1）填料的特性及其作用 填料是粒径小于0.075mm的矿料，其主要特点就是具有很大的表面积，在沥青混凝士矿料的总表面积中，填料约占90% -95%。填料的作用是与沥青共同组成沥青填料，即沥青胶结料，将骨料粘结成整体，并填充骨料的空隙。在沥青混凝土中，沥青胶结料要能作为单一的沥青填料相发挥其功能，填料必须能在沥青中高度分散并与沥青很

11、好地粘结在一起，由于填料具有很大的表面本身的粘附性良好，它与沥青就能牢固结合。 （2）填料的选择 用作填料的矿粉种类很多，如天然岩石加工成的石灰岩粉、白云岩粉，大理石粉等，用工业废料加工成的磨细矿渣、粉煤灰、燃料炉渣粉等，亦可采用工业产品如水泥、滑石粉等。 第三章第三章 碾压式沥青混合料制备与运输碾压式沥青混合料制备与运输 3.13.1沥青混凝土矿料加工与储存沥青混凝土矿料加工与储存 3.1.13.1.1矿料加工矿料加工 用汽车将料场灰岩块石(块度小于20cm)运到矿料加工系统受料坑或半成品场堆存，再经装载机装入受料坑。用反击式破碎机和立式复合破碎机联合破碎（前者用于制取骨料，后者用于制取填料

12、）。破碎后的混合矿料，经过筛分分成2010mm，105mm，52.5mm的粗骨料进入各级成品堆场堆存。小于2.5mm的混合矿料，经过分选，分成大于0.075mm的细骨料和小于0.075mm的填料，并分别进入各自储罐储存。 矿料加工主要技术要求：(1)生产过程中应防止污染；(2)矿料级配应根据配合比的调整作相应调整；(3)各级矿粉应满足超逊径或细度要求，砂料含水率不得大于3%； 3.1.23.1.2矿料储存矿料储存 半成品与成品矿粉料储存采用堆场或储罐储存，半成品料堆存约7天用量，成品矿料储存约57天用量。堆场应架设防雨棚，要考虑堆存与装卸方便。场地有碎石或混凝土垫层，平整并高出周围地面30cm

13、以上，以防雨水倒灌。不同粒径骨料堆存应防止混杂及骨料分离。储罐用于储存2.50.074mm酌细骨料及小于0.074mm的填料，储罐应密封良好，防雨防潮，并防止杂物混入。 3.1.33.1.3骨料初配及干燥加热骨料初配及干燥加热 堆存于骨料堆场和储罐的骨料，用胶带机分别输送到各级配料仓备用。各级骨料分别采用电振配料器进行初配，用胶带机混合输送到干燥加热筒。干燥加热时，冷骨料应均匀连续进入干燥加热筒并加热35min，其加热后温度一般要求为170190。经过干燥加热的混合骨料，再进行二次筛分分级，按粒径尺寸储存在热料斗中，供配料使用。热料斗要注意保温。 3.2.13.2.1沥青脱桶脱水沥青脱桶脱水

14、沥青拆包后，被送进沥青溶化、脱水、加热联合装置，以导热油为介质来加热溶化，确保加热均匀，防止沥青老化。沥青脱水温度控制在110-130，配有打泡和脱水装置，使水分汽化溢出，但要防止热沥青沸溢。经过脱水以后，沥青含水量应低于0.2%。沥青溶化、脱水一定时间后，继续加热到150170。 3.2 3.2 沥青加热工艺过程沥青加热工艺过程 3.2.23.2.2沥青的恒温沥青的恒温 沥青加热到规定温度后，输送到恒温罐储存待用，但恒温时间不宜超过6h。沥青恒温温度为150170，加热的上限温度应严格控制，防止引起沥青老化。沥青从恒温罐到拌和楼采用外部保温的双层管道输送，内管与外管间可通导热油，以避免沥青在

15、输送过程中凝固堵塞管道。 沥青混凝土施工配合比应满足沥青混凝土设计各项指标。在沥青混合料正式生产前，必须对混合料拌和系统各种装置进行检测；主要检测称量系统的精度、计时、测温设备及其它控制装置的运行情况。拌和沥青混凝土时，必须严格按照经批准的沥青混凝土配料单进行配料，配料时入机拌和量不得超过厂家额定容量的10%，沥青、骨料、填料均以重量计，配合比误差控制值为：沥青0.3%、骨料2%、填料1%。 拌制沥青混合料时，应先授骨料与填料干拌约15s，再喷洒热沥青湿拌4560s，要求拌和均匀，沥青裹覆骨料良好。拌和时，骨料温度为170190，严格控制其上限温度。拌出的沥青混合料应均匀，无花白料，卸料时不产

16、生离析。拌和好的沥青混合料卸入沥青混合料受料斗，经卷扬提升滑轨提升到汽车保温料罐或混合料保温罐储存。储存罐加热方式采用电加热，保温要求为24h内每4h温度降低不超过1。 3.33.3沥青混合料生产沥青混合料生产 沥青混合料的运输方式、设备及运输能力应与拌和、铺筑及仓面具体情况相适应，运输设备必须具有较好的保温效果。运送沥青混合料的料罐表面可涂一层防粘剂，防粘剂不得对沥青混合料的质量有损害，所使用的防粘剂及涂量应经试验论证并经监理工程师批准后方可使用。沥青混合料应连续、均匀、及时地从拌和楼或混合料保温储罐送到铺筑地点，尽量缩短运输时间。在运输过程中，不能出现骨料分离、温度损失过大等现象。当其温度

17、不能满足碾压要求时，应作废料处理。沥青混合料送到铺筑部位后，应采用适宜的设备起吊入仓或装入摊铺机料斗中。在没有严格的保温措施情况下，不得将沥青混合料卸入仓外，再采用其它手段转料入仓。 3.43.4碾压式沥青混合料运输碾压式沥青混合料运输第四章碾压式沥青混凝土心墙铺筑 沥青混凝土心墙与过渡层、坝壳填筑应尽量平起平压，均衡施工，以保证压实质量，减少削坡处理工程量。沥青混合料的施工机具应及时清理，经常保持干净。4.14.1人工铺筑人工铺筑 主要辅助工具：钢丝绳、滑轮组、卷扬机人工铺筑时，宜按“立模过渡料摊铺过渡层初碾沥青混合料摊铺拆模沥青混合料和过渡层同步碾压”工艺流程进行。沥青混合料铺筑所用模板应

18、选用钢模，可在沥青混合料一侧模板表面涂刷防粘剂。安装时必须按照施工详图测量放样，并设控制点。模板应安装牢固，拼装平整严密、尺寸准确。定位后的模板距心墙中心线的偏差应不大于5mm。 过渡料铺筑前，可用防雨布或其它材料遮盖心墙表面，防止砂石、杂物落入仓面内。心墙两侧的过渡层要同时铺筑、碾压，靠近模板部位作业时应防止模板走样、变位。沥青混合料摊铺好、模板拆卸完毕，先进行无振碾压，然后再与过渡料一起同步碾压密实。对于机械碾压不到的部位，采用小型振动碾碾压并辅以人工夯实，同时应防止夯实方法不当致使沥青混凝土骨料破碎。4.24.2专用摊铺机铺筑专用摊铺机铺筑 提前对操作者进行培训，使之能熟练操作、驾驶。对

19、摊铺机的控制系统应经常检测和校正，每次铺筑前，应根据心墙和过渡层的结构要求和施工要求，调整或校正铺筑宽度、厚度等其它相关参数。作好与之配套的准备工作。应连续、均匀地进行铺筑。铺筑时先进行过渡带碾压，最后进行沥青混合料碾压。若采用平行碾压施工方式，过渡带碾压机械应行驶在前面。沥青混凝土铺筑按一天l2层控制。摊铺过程中，应随时观察铺筑效果，发现不符合质量要求，应立即停止铺筑，查明原因，校正施工参数后才能续铺。对己铺但不符合要求的部位，应采取措施进行处理。 严格按要求的铺筑层厚、次序、方向、铺筑温度、碾压温度及遍数等进行分层铺筑。沥青混合料的碾压温度为140150，一般不低于120，若摊铺温度过高，

20、摊铺后可静止一段时间后进行碾压。沥青混合料的碾压机具以1.01.5t为宜，摊铺厚度应小于25cm，压实厚度控制在202cm，摊铺速度为13mmin，碾压遍数按先静压2遍、再振动碾压8遍，最后再静压2遍的方式进行（在取得一定的施工经验后，选择更为合适的施工参数）。 沥青混合料和过渡料应从最低处开始，向上逐层铺筑。沥青混凝土心墙应全线均衡上升，尽可能保持同一高程，减少横缝。当必须出现横缝时，其结合坡度应缓于或等于1：3，上下层横缝错开，错距不小于2m。横缝处应重叠碾压3050 cm。 心墙铺筑后，在心墙两侧4m范围内禁止使用大型机械压实坝壳料，过渡层碾重宜小于3t。当雨季或季节性停工时，心墙和过渡

21、层的任何断面顶部高程都应略高于其上、下游相临的坝体填筑料。4.3 接缝与层面处理 与沥青混凝土相接的常态混凝土表面必须平整、粗槌，宜采用高压风枪喷砂处理，必要时加稀盐酸冲洗，将其表面的浮浆、乳皮、废渣及粘着污物等全部清除干净，保证混凝土表面干挣和干燥。 沥青混凝土和常态混凝土的结合面设有层厚1.52.Ocm的砂质沥青玛蒂脂，沥青玛蒂脂的配合比、铺设方法和时间等，均应采用现场试验所提供的相应参数。沥青玛蒂脂铺设前，应在己清理干净的沥青混凝土表面均匀地涂刷12遍冷底子油，待冷底子油干涸后(一般不少于12h)，方可铺设沥青玛蒂脂。 铺设沥青玛蒂脂和沥青混合料时，要注意对止水片的保护和校正，不得对止水片有任何损害。铺设前，止水片表面应干燥洁净，并涂刷两遍冷底子油。 对于连续上升、层面干净、且已压实的沥青混凝土表面，温度大于70，即可铺筑上层沥青混合料；当下层沥青混凝土表面温度低于70时，宜采用红外线加热使之不低于所要求的温度，但加热时间不宜过长，以防沥青混凝土老化。对于压实沥青混凝土面层污物，采用高压风枪喷砂处理，如无法吹（洗）净，应利用红外线加热器加热，使之变软，然后将变软的沥青混凝土表