青藏铁路桥涵基础混凝土表面沥青油渣防冻胀层施工技术

青藏铁路桥涵基础混凝土表面沥青油渣防冻胀层施工技术白杨军【摘要】桥涵混凝土基础表面涂刷沥青油渣防冻胀层,是青藏高原铁路多年冻土区线下结构物施工中的特殊要求.在缺乏类似的工程施工经验情况下，如何施工好桥涵基础混凝土表面沥青油渣防冻胀层，从而满足设计对防冻胀的要求，提高结构物抗御恶劣环境条件的性能显得十分重要.对此，在青藏铁路线下施工中，通过对沥青油渣防冻胀层使用材料的合理选取、防冻胀技术指标测定、配合比对比试验确定、施工工艺技术等方面的反复探索研究，较好地解决了青藏高原铁路多年冻土区桥涵基础混凝土表面沥青油渣防冻胀层施工中的技术难题，取得了较好的结构物基础防冻胀效果【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷)，期】2009(000)004【总页数】3页(P63-65)【关键词】青藏铁路;桥涵基础;沥青油渣;防冻胀层;施工技术【作者】白杨军【作者单位】中铁一局集团有限公司，西安,710054【正文语种】中文【中图分类】U445.551概述中铁一局集团有限公司承担青藏铁路沱沱河(不含)至通天河区段近40km的线下施工任务。管段中分布有溶区、高含冰量多年冻土区和沼泽湿地等，地质情况变化较大，全管段中有桥梁20余座、涵渠40余座。为减缓多年冻土区冻胀力对桥涵基础的破坏，提高桥涵基础稳定性，设计中要求桥涵混凝土基础表面需涂刷厚度为10mm的沥青油渣防冻胀层。但沥青油渣防冻胀层如何配制，在设计资料中没有明确，在以往的施工中也无类似的施工实践。如何按设计意图，做好沥青油渣防冻胀层施工，需要在施工实践中进行探索配制比例及施工工艺涂刷厚度符合规定，并且确保其性能满足防冻胀要求。经过反复研究试验，探索总结形成了一套较好的沥青油渣防冻胀层配制及施工工艺，取得了较好的技术效果。2沥青油渣使用材料及配合比探索2.1沥青材料的选用对于沥青油渣中选用何种型号、规格的沥青较好，首先把从市场易采购到的两种沥青做了测试对比,AH-90重交通石油沥青和10号建筑用石油沥青,测试结果见表1、表2。表1兰炼AH-90重交通石油沥青主要指标测试结果检测项目标准规定值检测结果针入度(25°C)/01mm80~100835延度(5cm/min,15°C)/cm《100>150软化点/°C45~55485表2玉门炼化厂10号建筑石油沥青主要指标测试结果检测项目标准规定值检测结果针入度(25°C)/01mm10~2515延度(5cm/min,15°C)/cm《1528软化点/C<9598从以上测试结果可看出，由于AH-90重交通石油沥青的针入度、延度较大，软化点较低，如果用于防冻胀层配制使用,其可塑性较差，难以满足涂刷厚度10mm的要求，故该沥青不适合用于沥青油渣防冻胀层的配制材料。而10号建筑石油沥青，从标准规定值和检测结果看，软化点高，针入度、延度均较小，其在常温下为固态，加热熔化后用于涂刷其可塑性较好,故较适用于防冻胀层配制。AH-90重交通石油沥青较之10号建筑沥青价格要高出很多，所以采用10号建筑沥青用于防冻胀层配制较为经济合理。但如单纯用10号建筑沥青做防冻胀层，在熔融后涂刷要达到10mm厚度，也是难以做到的，并且在沥青冷却后收缩脆裂严重，所以从施工工艺和技术性能的角度考虑还应掺入一定附加材料，以增加成型后的防冻胀层的柔韧性和抗冷脆性能。2.2附加材料的选用为了提高沥青油渣防冻胀层的柔韧性和有利于施工涂刷操作,满足厚度要求，进行了反复的配制与探索。将一些施工中常规用料如：砂子、石棉粉、水泥、滑石粉等按不同比例掺入熔融的沥青中，进行可塑性塌落及防冻胀对比试验和性能测试从而选定既易得到，又能提高性能和方便施工的合理的附加材料。有关可塑性坍落及防冻胀测试结果见表3、表4。表310号沥青中掺入不同附加料可塑性坍落测试结果沥青油渣混合料类型混合料温度/1初始值/cm坍落后实测值(10min)/cm备注沥青：水泥1:04851595沥青：砂子1:048515112沥青：石棉粉1:048515126沥青：滑石粉1:0485151181.测试桶采用直径10cm，高15cm的铁制圆筒；2.测试桶与混合料同时在烘箱中加热，温度保持一致表410号沥青中掺入不同附加料防冻胀体积测试结果沥青油渣混合料类型容器内壁涂1cm厚混合料再盛水未受冻前初始值/cm3-20oC受冻48h后测定值/cm3冻胀率/%备注沥青：水泥1：0420002095475沥青：砂子1：0420002092460沥青：石棉粉1：042000202814沥青：滑石粉1：0420002034171.测试桶采用2000cm3的容积桶；2.容器内壁涂1cm厚混合料后，冷却至室温，盛水后即放入冰柜，在-20C条件下冻48h后取出试样；3.在10000cm3容积桶内装入规定量0C水，并做好标尺，取出的试样迅速放入其中测出体积从对比试验测试结果可得出沥青中掺入石棉粉、滑石粉较为合理，也便于施工操作。其主要机理是：水泥、砂子因其自身密度较大，混入热沥青中后沉积显著，使沥青油渣混合料稠度不匀，虽然对可塑性有所提高，但使沥青油渣混合料刚度增强、柔韧性降低,难予起到防冻胀作用。而石棉粉、滑石粉质轻体大，混入热沥青中后悬浮其中，不易沉淀，并能起到一定的引气作用，从而有效地提高了沥青油渣混合料的可塑性和柔韧性,对防冻胀十分有利。3沥青油渣防冻脱层配合比的确定由于沥青油渣防冻脱层在以往的铁路施工中缺少工程实践，是青藏线特殊地域环境条件下的特殊要求。对此，在对选用材料进行了初步研究摸索的基础上，又进行了进一步试配试验，发现沥青中掺加一定量的石棉粉和滑石粉，对提高沥青油的可塑性及柔韧性均为有利。因为沥青中掺入纤维质石棉粉后会形成较大的孔隙，但其不足之处是均匀程度不够，且多数为开口孔隙。此时再掺入一定量较为细腻的滑石粉，能使沥青油渣混合料中的孔隙分布较为均匀,且多呈现为闭口孔隙，从而提高了沥青油渣混合料的憎水性，使防冻胀层如同一个封闭的气囊层覆盖于桥涵基础混凝土表面，增强了桥涵结构物基础的耐久性能。经对比试验选定出的沥青油渣防冻胀层施工配合比见表5。表5试验选定的沥青油渣防冻脱层配合比材料名称材料用量/kg冻脱率/%坍落率(85°C)/%备注10号建筑石油沥青10石棉粉034滑石粉011131041.先加热沥青，并使之脱水，注意搅动防止加热不均锅内起火，沥青温度不宜＞150C;2.附加料加入后开始撤火，并与沥青充分搅拌均匀4沥青油渣防冻脱层施工工艺及安全注意事项4.1工艺程序工艺程序：沥青加热熔融脱水一清理基础混凝土表面涂刷纯沥青层一熬制沥青油渣防冻胀层混合料一基础混凝土表面涂抹沥青油渣混合料一检查涂抹厚度有缺陷的进行补涂增厚-冷却后回填夯实粗粒土。4.2注意事项由于现场桥涵工点较为分散,使用量不集中，一般配制沥青油渣防冻脱层材料选用原始的现场加热、搅拌方法进行。沥青油渣防冻脱层的配制施工操作人员应配有必要的安全防护用品，如：防护服、口罩、手套等。配制人员在沥青熬制中应处在上风口进行搅拌操作。沥青熔融过程应选在较为背风处，将沥青放入较大铁锅中加热至100~1205保持30min左右，使沥青脱水。用加热并脱水后的纯热沥青,先将基础表面混凝土薄薄涂刷1遍，作为黏结层，注意涂刷前混凝土表面应洁净、干燥、无水渍。⑷熬制沥青油渣混合料，但一次沥青量不宜太多，一般宜为20~30kg,可根据施工情况同时支架2口铁锅循环操作熬制，待沥青完全熔融脱水后，按比例先加入石棉粉，搅拌均匀，再加入滑石粉拌匀、撤火，并使其温度保持在80-90°C为宜。施工中沥青油渣混合料涂抹温度不宜低于60C。用铁制抹泥板端挑已熬制好的沥青油渣混合料，用铁抹子涂抹于已刷好黏结层的基础混凝土表面上，厚度控制在1cm。对已涂抹完的基础混凝土表面沥青油渣层厚进行检查，对出现的脱落或厚度不够等有缺陷处应进行补充涂抹。⑺沥青油渣涂层冷却后即可进行基础回填，回填时应对靠近防冻胀层10-20cm范围先行用较细填料或中粗砂围填，以保护防冻胀层，之后再全面用常规填料填筑夯实。5结语青藏铁路施工实践证明，按选定的沥青油渣配合比进行施工，易达到防冻胀层厚度要求简单快捷，满足了青藏高原铁路多年冻土区线下结构物对防冻胀处理的特殊要求，工艺技术可行，效果较好。.E坦曲B