水利工程沥青混凝土心墙坝温度控制对沥青混凝土施工质量的影响

李建勋

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730030）

在区域基础设施建设过程中，水利工程奠基重要地位，既可以实现水利资源的持续应用，为区域生产生活提供水资源保障。在水利工程应用期间，参建方通过规划设计和施工建设等工作，实现质量管理，加强沥青混凝土施工管控工作，避免施工过程中出现质量问题，确保水利工程施工质量得到有效保证。

1 工程概况

齐古水库位于呼图壁县南侧约45 km处，坝址位于石门子水电站坝址下游约10.5 km，交通便利。水库正常蓄水位1 007 m，总库容约2.04×107m3，工程规模为III等中型山区拦河水库。大坝为沥青混凝土心墙砂壳坝，坝顶高程1 012.2 m，坝长396.3 m，最大坝高50 m，坝顶宽8.0 m。沥青混凝土心墙底宽2.6 m渐变为0.6 m，顶宽0.4 m，最大高度为48.50 m，心墙上下游均设置2.0 m宽过渡层，沥青混凝土心墙填筑工程量为9 870 m3。

该工程采用的是沥青混凝土心墙坝，其中沥青混凝土填筑量虽然不足1×104m3，但是对于整个项目建设发挥了重要作用，由于该水库的功能主要是蓄水，而要想将其蓄水功能发挥出来，需要在大坝建基面上利用沥青混凝土起到防渗作用，这就可以看出沥青混凝土对于水利工程建设的重要性。而对于沥青混凝土施工而言，其施工控制的要点比较多，尤其是温度控制直接影响工程施工质量。

2 水利工程沥青混凝土心墙坝温度控制要点

沥青混凝土是当前建筑工程的主要应用材料之一，但是这种材料的性能和温度之间有着紧密关系，因此在水利工程建设过程中需要明确该材料的应用特点。根据本工程情况，对沥青混凝土新墙施工进行分析可知：温度变化容易导致沥青混凝土发生变化，施工时需要注意把控温度，尤其是施工地区气候变化，做好加热处理并控制拌和、运输、入仓等温度。另外，沥青混凝土心墙对于土石坝坝体防渗施工发挥着重要作用，其施工质量要求也比较高，而心墙容易受到坝体建筑工程影响，因此受确保心墙和坝体填筑速度相同，并采用水平分层浇注方式，确保心墙过渡料匀速上升。

根据该工程沥青混凝土设计规范和沥青混凝土室内配比结果可以得到现场铺筑沥青混凝土配比如表1所示。因此在对沥青混凝土心墙坝温度控制时，需要注意以下几点内容。

表1 现场铺筑沥青混凝土配比

2.1 骨料干燥加热

沥青混凝土骨料使用时，一般初始配比要采用电振给料器，之后使用胶带机，最后骨料输送到干燥加热桶中，此时需要确保温度处于175～185 ℃之间。而拌和骨料在经过干燥加热后将其输送到拌合站，使用热量提升机进行二次筛选。通过这一处理可以根据粒径尺寸等级筛分热料，之后将其存储在热料斗中以便后续配比应用。

2.2 沥青熔化加热

施工时，一般需要将桶装沥青放入到自动装置中，将沥青提取出来，这就是脱桶过程，在此期间需要确保温度在115～125 ℃范围内。脱桶之后将沥青倒入到脱水和加热装置中进行后续处理，该装置利用导热油对沥青进行加热熔化处理，熔化时需要保证温度处于稳定状态，并保持匀速加热，可以避免由于温度变化而导致沥青老化，而沥青在接受熔化和脱水处理后，不可立即停止加热，需要持续保持加热，其温度最好在155～165 ℃，时间在6 h内。

实际施工时，在沥青温度达到要求后需要将其放在恒温罐中保存，以便施工启用。在此期间，施工人员需要保证沥青温度始终维持在115～165 ℃，抗温时间在72 h之内，若是超过这时间段或是温度无法达到要求会导致沥青老化。因此需要做好沥青融化和脱水工作，还需要注意加热保温，施工场地也需要做好防火防水工作，避免沥青质量受到影响。

2.3 材料拌和温度

首先，明确材料投放顺序以及拌和时间，先放入粗骨料和细骨料，之后放入粉料，最后进行15 s干拌，获得沥青后进行45 s湿拌，拌合时注意控制沥青温度，使其维持在145～165 ℃范围内，骨料温度最好处于175～190 ℃范围内，沥青混合料出口机温度最好处于150～170 ℃范围内，由此可以得到符合要求的沥青混合料。而沥青混合料的质量判断依据为颜色均匀，稠度相同，无异常表现。

2.4 运输、入仓和碾压温度

对于沥青混凝土而言，其在离开拌合站出口机时后要经过运输进入到填筑层面中。在整个入仓摊铺和碾压过程中各个环节都需要注意控制温度。另外针对沥青混合料运输作出了相应的试验，从中可以了解到本工程在使用当前运输设备和路况情况下，沥青混合料在运输期间并未有较明显的运输损失表现，离析程度也比较小，满足沥青混凝土运输标准要求。

2.5 影响

沥青混凝土新强化施工过程中，温度控制贯穿在整个施工环节中，通过明确各施工环节的温度控制并把控好温度，可以提高沥青混凝土施工质量。从上述研究中可以得到，沥青混凝土在粗细骨料加热、沥青熔化、混合料拌合、运输等各个环节中都需要严格控制好温度。

该工程施工前开展了温控试验，从拌合到碳布碾压整个过程中的拌合温度控制情况，对质量影响最大。根据分析了解到，粗细骨料加热和沥青熔化这两个过程中的温度控制相对容易，只需要骨料料源固定、沥青和大气温度相同就可以保障加热温度和熔化温度固定。

在温度控制过程中，混合料拌合温度、入仓摊铺温度、最佳碾压温度这三个温度的控制比较困难。在这几个难控制的温度中，处理工作需要结合情况作出调整，首先确定最基本温度，也就是入仓摊铺温度，结合该工程具体实施情况将入仓摊铺温度确定为两种情况和两个应对温控范围，第一种情况是指层间不间歇施工，入仓摊铺温度在165±5 ℃；第二种情况是指层间间歇施工，上层碾压后直到温度达到常温状态下才恢复施工，入仓摊铺温度在170±5 ℃，这一结果是根据现场实验得到的，通过适当上调入仓摊铺温度数值可以根据已填筑沥青混凝土温度影响上层混凝土表层一定深度设置，且在经过碾压后可以将施工两层层间结合起来，进而构成质量较好的整体。而在确定入仓摊铺温度后，结合运输距离和现场试验数据得到拌合站出机口温度。

碾压温度也会影响沥青混凝土碾压质量，因此需要把控好碾压环节的温度。从该工程碾压试验可以得出，碾压温度最好控制在130～135 ℃，在该温度范围内碾压沥青混凝土得到的产品密实度比较好。在沥青混凝土完成入仓摊铺处理后实时跟踪及温度变化，若是温度下降到130～135 ℃，需要食物人员及时碾压施工，这是由于在此温度下碾压的混凝土质量最好。若是超过135 ℃进行混凝土碾压处理会导致碾压设备运行出现震动现象，进而影响沥青混凝土质量，出现松软坍塌问题，不仅无法保证施工进度，也无法保证压实质量。若是低于135 ℃则无法进行正常碾压事故。

3 水利工程沥青混凝土心墙坝温度控制基本措施

水利工厂沥青混凝土心墙坝在施工过程中，要想保证施工质量需要做好温控工作，以下对该工作提出了几种措施。

3.1 明确制备要求

温度因素会影响沥青混凝土新墙坝施工质量，因此在施工前需要组织技术人员开展试验工作，根据试验明确风控要求和范围，在此基础上合理控制施工温度。对此，本工程施工企业需要委托技术人员采用专业设备开展沥青混凝土的原料性能试验、矿料级配试验、最佳沥青用量试验、物理力学和变形性能实验等，通过试验结果确定合适的材料配比等。在沥青混凝土对比材料中，沥青、粗细骨料、填料等材料通过系统分析判断其在加热前后与技术标准的符合度，同时根据试验可以明确技术标准变化区间，根据环境要素和施工要求计算符合现场试验的材料配比，进而得到最佳设计配比。

3.2 完善施工体系

沥青混凝土心墙坝施工设计的技术环节比较多，为了避免出现质量问题，需要做好沥青混凝土温度控制工作。实际施工时，施工企业根据技术要求逐渐完善施工流程和质量保证体系，并结合以往经验和施工要求划分骨料进场和存储、拌合、运输、铺筑等施工流程，把控好施工流程，做好科学管理，提高施工质量和效率，发挥沥青混凝土作用。另外，沥青混凝土新墙坝施工受到温度因素影响，因此在施工时需要把控好各个环节的温度，例如骨料可以使用内热式加热桶方式来做好加热处理，而根据试验可以确定滚筒倾角。冷骨料则在干燥加热桶加热处理过程中均匀连续加入其中，并结合季度和气温变化实时调整加热控制操作，加热温度相对沥青而言一般不超过20 ℃最好，在180±5 ℃，其出机口温度最好在200 ℃以下，混合骨料在进行加干，加热处理后使用热料提升机将其提升到拌合楼顶，做好二次筛分。通过筛分分级热量，并按照粒径尺寸将其存储在热料斗中以便配比使用。

3.3 科学开展摊铺作业

沥青混凝土心墙坝施工时采用专门的联合摊铺机进行摊铺作业，该设备包括红外线加热、料斗、过渡料仓、活动模板、监视系统和机械驱动等部分，其预压实性能比较好，履带在前一层平整压实的过渡料上行走可以保证摊铺厚度和压实度，采用专用心墙摊铺机对沥青混凝土和过渡料进行摊铺能够保证心墙具有均匀的受力和良好的结合度，一般摊铺机的速度在每分钟1～2 m。保温自卸车在改装后可以将装运的散料运输到工作面上，而工作面上这配置了l w188扒渣机，装载机原装载斗改装成了3 m3的沥青混凝土料斗，其中的液压系统负责控制放料门。沥青混凝土通过自卸车转运到装卸机料斗中，之后由装卸机将沥青混凝土放在摊铺机料斗内。沥青混凝土心墙坝在摊铺过程中采用的是水平分层方法，并进行全轴线部分段的一次性摊铺碾压施工。整个施工严格根据要求进行铺筑和摊铺碾压，其中分层摊铺厚度保持在27～28 cm，压实厚度在25±2 cm，采用专门的联合摊铺机同时开展沥青混合料和过渡料摊铺作业，摊铺机行动速度最好在每分钟1～3 m，过渡料若是超过了摊铺机范围则可以使用反铲搭配共同进行摊铺。摊铺机在进行沥青混凝土摊铺前先要清理好灰尘之后使用全站仪对心墙边线进行准确测量，同时使用金属丝进行定位，利用摄像帮助操作人员驾驶摊铺机跟随细丝进行操作，但先要在摊铺机前面设置燃气式红外加热器，将下一层表面沥青混凝土进行加热处理。沥青混凝土摊铺时，需要对混合量温度进行实时测量，一旦不合格则需要及时清除。而人工摊铺和机械摊铺要求相同，只是人工摊铺要使用模板支撑校验和拆除等操作。而人工摊铺使用的是方便拆卸的活动钢模板，其在定位后进行两边的过渡料填筑。在压实过渡料后填入沥青混合料后铺平钢模，碾压前清理好钢模上的粘附物。沥青混合料在入场之后采用铁锹平运的人工平仓方式，不可平甩。

4 结束语

通过分析水利工程中沥青混凝土心墙坝温度控制对沥青混凝土施工质量影响可以了解到，为保证该水利工程施工质量，技术人员和施工人员以及管理人员需要注重温度控制工作，保证沥青混凝土质量符合要求。