浅谈某水库碾压式沥青混凝土心墙质量控制

唐浩中(新疆海天工程监理有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

某水库工程为为Ⅳ等小(1)型工程。大坝总长度为365.0 m，设计最大坝高51.3 m，坝基心墙基座高程为2 476.0 m，坝顶高程为2 525.30 m。坝体由沥青混凝土心墙、过渡料区、砂砾石坝壳料区组成。坝体防渗体采用沥青混凝土心墙下接混凝土防渗墙结合岩石帷幕灌浆的垂直防渗型式。沥青心墙底部宽度1.5 m，高程2 476.0～2479.0 m由1.5 m渐变至0.7 m，高程2 479.0～2510.0 m，宽度为0.7 m，高程2 510.0～2 524.8 m，宽度为0.5 m。

1 主要设计指标

防渗墙二期混凝土及心墙基座混凝土等级为C25F200W6，沥青混凝土心墙主要设计指标为：容重大于2.4 t/m3，孔隙率小于3%，渗透系数小于1×10-8cm/s。各项指标见表1。

表1 沥青混凝土设计指标表

2 质量控制

2.1 沥青混凝土配合比参数及现场摊铺实验

2.1.1 沥青混凝土配合比参数选取

原材料。首先是确定骨料。骨料采用碱性骨料，判别的指标为SiO2含量小于45%，能否使用酸性骨料也就是破碎的卵石要根据设计要求以及碱性骨料可开采情况来确定，一般情况下酸性骨料和沥青的结合其渗透效果比碱性骨料稍差，在碱性骨料无法开采的情况下需针得设计单位的允许并经过试验才能使用酸性骨料。骨料的加工采用颚式破碎机、立轴冲击式破碎机制取；其次是沥青。沥青选用克拉玛依水工70#A。

配合比设计实验思路。确定粗细骨料、填料和沥青材料互相配合的最佳组成比例。主要是矿料级配和油石比。矿料级配主要指粗细骨料、填料按其适当比例配合使其具有最小的孔隙率和最大的摩擦力的合成级配。配比设计采用最大密度曲线理论进行矿料级配的计算。本工程矿料级配共计酸性、碱性骨料组合24个。选用0.376、0.415这2个，填料用量分别用11%、12%、13%进行矿料级配计算；矿料级配选定后油石比选用6.5%、6.8%、7.0%、7.2%这4个，制备沥青混凝土试件进行密度、孔隙率实验各拌制24组。通过实验成果分析选用n=0.376、填料用量12%、油石比7.2%和n=0.415、填料用量12%、油石比7.2%这2个配合比参数进行沥青混凝土性能试验，实验项目包括静三轴实验、小梁弯曲试验、水稳定性试验和渗透实验。最终选定n=0.376为推荐的沥青混凝土配合比。

为指导沥青混凝土心墙的施工，复核室内实验推荐的沥青混凝土配合比用于生产；掌握沥青混凝土的拌合、运输、铺筑、碾压及检测实验的工艺流程，需提前进行沥青混凝土现场摊铺实验。

根据现场摊铺实验成果，各项参数如下。

1)沥青玛蹄脂配合比参数为：沥青∶填充料∶河砂=1∶2∶2(重量比)。

2)沥青混凝土配合比参数见表2。

2.1.2 沥青混凝土摊铺实验

沥青混凝土摊铺实验。选用沥青混合料摊铺厚度为30 cm，两侧过渡料为30cm，沥青混合料碾压遍数选用8、10、12遍(往返为1遍)；过渡料碾压遍数选用4、6、8遍(往返为2遍)。

碾压参数：静碾压过渡料1遍→静碾沥青混合料1遍→动碾过渡料3遍→动碾沥青混合料12遍→动碾过渡料3遍→静碾沥青混合料1遍收光。过渡料采用3.0 t振动碾，沥青混合料采用1.7 t振动碾，振动碾行走速度25～30 m/min。心墙两侧附近10 cm范围过渡料振动不得进行碾压以免挤压心墙。

温度参数：拌合时沥青温度加热至150～170℃，骨料温度加热控制在170～190℃。沥青混凝土出机口温度145～175℃，入仓温度控制在140～170℃，初碾温度控制在140～155℃，终碾温度不得低于120℃。

表2 沥青混凝土参数配合比表

碾压试验是为施工取得具体参数。碾压试验时所使用的设备、沥青混凝土配合比、振动碾行走速度、初碾温度等在施工时不得随意发生变化，否则需重新进行碾压实验。碾压10遍的渗透系数通过试验得出结果为6.32×10-9g/cm3小于设计要求的1×10-8g/cm3。从碾压实验芯样检测结果可以很直观地看出随着碾压遍数的增加沥青混凝土芯样的密度逐渐增大，孔隙率逐渐减小。选取密度最大孔隙率最小的12遍做为施工参数(见表3)。

2.2 沥青混凝土碾压施工质量控制

2.2.1 沥青混合料的拌制

沥青混凝土的拌合。沥青混合料采用LB-1000型沥青混凝土拌合楼。拌合出的沥青混凝土要求色泽均匀、稀稠一致、无花白料，黄烟及其他现象。温度根据规范要求控制在140～175℃之间。确保其经过运输、摊铺等热量损失后的温度能满足沥青混凝土碾压温度要求。

沥青混合料拌合的质量控制。①施工配合比的调整：拌合楼具有骨料级配的筛分系统，加热的骨料要经筛分系统进行筛分。在施工过程中头仓料要按照设计配比进行拌制(不加沥青)试验人员现场取样在试验室进行筛分实验计算出筛分的偏差进行施工配合比的调整。②出料出现偏差的应对：运输至施工现场的料发现级配明显偏差较大、不均匀的情况要弃料处理。这方面的控制就要靠现场的盯仓施工员和旁站监理员的施工经验。

表3 碾压试验芯样试验结果表

2.2.2 沥青混合料的碾压施工

沥青混凝土的施工分为人工摊铺和机械摊铺，与混凝土基座联接的扩大段无法用摊铺机进行摊铺的部位要用人工摊铺、人工夯实。沥青混合料的入仓温度为140～175℃，超过上下限的混合料严格禁止入仓，初碾温度为140～155℃，终碾温度不低于120℃，碾压遍数和振动碾的行走速度严格按照碾压实验的参数进行控制。

沥青混凝土碾压的质量控制。①层面干净程度：因取芯检测、下雨、机械设备故障等原因沥青心墙暂停施工，这种停歇时间较长，仓面较脏的情况需要用水冲洗干净，表面有热污染的需加热后铲除处理。②层间结合质量：对于层间结合的质量主要靠温度。由于各种原因沥青心墙停歇时间较长甚至完全凉透、底层温度降至70℃以下时施工下一层，根据规范要求需加热至70℃以上，实际施工操作采用两套加热设备先后紧跟着加热，第一遍作用去除表面水汽及初步加热，第二遍加至70℃。在施工过程中加热要均匀、速度要慢否则加热效果较差，加热的区段要尽快入仓沥青混合料。在停歇时间较长的情况下，下一层施工时和进入10月天气较凉时的沥青心墙施工时，出仓的沥青混合料温度人为控制在160～175℃也就是规范规定的靠上限的温度。反之在夏季炎热的天气施工时出仓温度可以人为的控制在140～160℃，施工过程中每段可以尽快开始初碾的施工，同时也有利于温度尽快降低至规范规定的90℃以下尽快施工下一层。因取芯、设备故障天气等原因停止施工后的第一层施工中，提高沥青混合料入仓温度对层间结合质量起到关键的作用。③碾压后的沥青混凝土表面返油情况：碾压施工要严格按照碾压实验确定的参数、机械设备进行施工，为了不间断施工沥青心墙振动碾和过渡料振动碾需各备1台以确保施工进度。对于碾压后的沥青混凝土表面要达到平整、返油均匀的效果。在施工过程中会遇到局部表面出现麻面、轻微蜂窝的情况。本项目在这种情况下有针对性的进行了钻芯取样，其芯样通过外观检查、容重、孔隙率检测都能满足设计要求。可以得出结论是在配比油石比7.2%的情况下、碾压施工遍数12遍时表面出现轻微蜂窝、麻面情况为表面现象，这种情况《水工沥青混凝土施工规范》的后半部分条文说明在这一块也有采用喷灯加热涂稀释沥青以加强层间结合的处理措施，施工中可以按照这个方法进行处理。

2.2.3 沥青混凝土的检测施工

沥青混凝土每层碾压施工完毕后由现场试验室对沥青混凝土及过渡料质量进行检测。检测采用无核密度仪无损检测容重、渗气仪无损检测渗透系数。所有项目检测符合设计要求，经监理工程师验收后方可进行下一层沥青混凝土的施工。取芯样检测分为小样和大样两种，取芯时心墙温度需降到30℃左右。小样根据规范要求每铺筑上升高度2～4 m检测一次，主要检测容重、孔隙率、渗透系数；大样根据规范要求每铺筑上升12 m检测一次,主要检测马歇尔稳定度、马歇尔流值、水稳定系数、小梁弯曲试验、静三轴实验这五大指标同时包括小样的三项指标(见表4)。

现场无损检测主要采用无核密度仪无损检测容重的办法进行。本项目采用美国进口的特克斯勒(2701B)无核密度仪，这种仪器是电磁感应技术主要用于公路沥青混凝土检测，测量精度为±3.2 kg/m3。碾压完毕时不能立即进行检测，需降至90℃左右进行检测(见表5)。

表4 沥青混凝土现场检测结果统计表

表5 沥青混凝土实验室检测结果统计表

3 特殊情况的处理

1)边角处的质量控制。在沥青心墙两侧基座面上，因处于斜面且中间设计有铜止水，单层铺筑时此处为薄弱部位，在此处填料应优先填料，填料饱满，填料完成后应迅速采用夯板结合人工处理密实，处理标准为表面色泽均一，出现一定的泛油。

2)雨水较多时段施工中断的质量控制。在雨水较多的时段施工，要准备一定长度的覆盖设备，根据规范要求是达到5 mm的降雨量停止施工，这个量在现场不好把握也不具备操作性，一般按照达到雨点基本覆盖地面，就应当立即停止施工，已经入仓的沥青混合料立即碾压封闭，按照规范要求1∶3坡度预留接头，接头处为受力的薄弱环节，现场质量控制以接头越少越好。

3)进入冬季的施工质量控制。冬季的施工主要是0℃左右的气温施工，由于环境温度较低，沥青混合料的运输、入仓、碾压的各施工环节温度损失较快，现场的碾压施工稍微拖延将出现质量问题，因此要求拌制高温度的沥青混合料，在运输过程中增加覆盖的保温措施，现场的施工及时入仓、及时碾压，碾压完成的心墙表面全部覆盖棉被保温。

4 结 语

1)选择合适的配比、做好碾压实验总结出合适的施工参数是碾压式沥青混凝土施工的基础。

2)因故短暂停工时(钻孔取芯、设备故障等等)进入下层施工、进入低温季节施工时控制出料温度在160～175℃有利于层间结合质量的提高。

3)在油石比为7.2%的前提情况下，拌合出均匀的沥青混合料，碾压参数均能按照要求施工时，局部出现麻面、轻微蜂窝的情况为表面现象。

4)碾宽大于摊铺宽度、过渡料有明显架撑影响时，要在施工前做好应对措施方案甚至做碾压实验以确保碾压质量以及层间结合质量。

5)坝轴线较短(400 m)或者沥青混凝土总量低于1.5～2.0万m3的沥青混凝土施工尽量不用摊铺机施工。摊铺机施工轴线偏差、每层的高程偏差较大，且施工机械化；摊铺机施工比人工摊铺施工要粗放，入摊铺机仓的沥青混合料有夹生料或者夹矿粉的情况不容易发现。