常规温度条件下沥青混凝土心墙层间结合质量研究.pdf

水利水电技术第 4 2卷2 O l 1 年第 1 1 期 常规温度条件下沥青混凝土心墙层间 结合质量研 究 万连宾 ，裴成元 ， 杨合刚 ( 1 新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 0 0； 2 中国水电第十五工程局，陕西 西安 7 1 0 0 0 1 ) 摘要：在 某水利枢纽工程大坝沥青混凝土心墙摊铺过程中，由于受环境温度 ，工作面风速 ，摊铺速 度等 因素影响，沥青混凝土心墙层间结合温度损失过快 ，表面温度很难保持 水工碾压式沥青混凝土 施 工规 范 ( D L T 5 3 6 3 _2 0 0 6 ) 规定的7 0以上。在此情况下，检验层 间结合质量是否符合设计要求 很有必要 。为此 ，进行 了有关试验研 究，且经现场检验表 明：在室外常温情况下，沥青混凝土心墙层 间结合 面温度降至常规温度 4 0 ，不需人为加温 ，结合面施工质量 亦符合设计要求。 关键词：碾压式沥青混凝土心墙；层间结合；试验研究；新疆 中图分类号 ：T V 6 4 1 2 文献标识码 ：B 文章编 号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 1 ) 1 1 0 0 6 2 0 4 S t udy o n i n t e r l a y e r b o nd i ng q ua l i t y o f pl a c e me n t o f a s p ha l t c on c r e t e c o r e wa l l u nd e r no r m a l t e m p e r a t u r e W AN Li a n bi n ， PEI Che n g y u a n ，YANG He g a n g ( 1 X i n j i a n g I r t y s h R i v e r B a s i n D e v e l o p m e n t A d m i n i s t r a t i v e B u r e a u ， S r t i m c h i 8 3 0 0 0 0 ， X i n j i a n g ， C h i n a ； 2 S i n o h y d r o C o r p o r a t i o n E n g i n e e r i n g B u r e a u 1 5 C o L t d ， X i a n 7 1 0 0 0 1 ， S h a a n x i ，C h i n a ) A b s t r a c t ：D u ri n g t h e p l a c e m e n t o f t h e a s p h a l t c o n c r e t e c o r e w a l l i n t h e d a m o f a w a t e r c o n t r o l p r o j e c t ， t h e t e m p e r a t u r e l o s s i s t o o f a s t t o k e e p t h e s u r f a c e t e mp e r a t u r e a b o v e 7 0 s p e c i fi e d i n“S p e c i fi c a t i o n s f o r C o n s t r u c t i o n o f H y d r a u l i c R o l l e r C o mp a c t e d B i t u m i n o u s C o n c r e t e ”( D L T 5 3 6 3 -2 0 0 6 )d u e t o t h e i m p a c t s f r o m e n v i r o n m e n t t e mp e r a t u r e ，w i n d s p e e d o n t h e w o r k i n g s n r f a c e，c o n c r e t e p l a c i n g s p e e d，e t c Un de r t hi s c i r c u ms t a nc e，i t i s n e c e s s a r y t o t e s t whe t h e r t h e q u ali t y o f t h e i nt e r l a y e r bo nd i n g me e t s t h e d e s i g n r e q u i r e me n t T h e r e for e，t h e r e l e v a n t e x p e ri me n t a l s t u d y i s ma d e，a n d t h e n t h e i n s i t u t e s t s h o ws t h a t t h e c o n s t r u c t i o n q u ali t y o f t h e i n t e r l a y e r b o n d i n g s t i l l me e t s t h e d e s i g n r e q u i r e me n t ，wh e n t h e t e mp e r a t u r e o f t h e i n t e r l a y e r b o n d i n g s u r f a c e o f t h e c o r e wa l l l o w e r s t o t h e n o r mal 4 0 w i t h o u t a r t i fi c i al h e a t i n g Ke y w o r d s ：r o l l e r c o m p a c t e d a s p h a l t c o n c r e t e c o r e ； i n t e r l a y e r b o n d i n g ； e x p e r i m e n t al s t u d y ； X i n j i a n g 1 工程概况 某水利枢纽 工程挡水建筑物为沥青混凝 土心墙 坝，总库容：1 7 6亿 1T I ，为大( 2 ) 型 等工程，地 震基本烈度为 6度 ，最大坝高为 6 4 0 i n ，坝顶长为 3 5 6 0 in，坝顶宽度为 8 0 in。上游坝坡 为 1： 2 2 5、 1 ： 2 5 ，下游坝坡为 1 ： 2 0 。坝体填筑材料主要为砂 砾石 ，心墙与上下游砂砾 坝壳之 间设 3 0 in厚 的过 渡层。心墙底部设 0 5 in厚混凝土基座作为心墙基 础。河床坝壳料建基于清基后的砂砾层上，两岸坝 壳料建基于清基后的岩层上。大坝剖面 图如 图 1所 示 。 2 层问加热面临的问题 项 目 3 7 6 2 4 ms ， 区多 年 平均 气 温 4 4 ，极端 最 高气 温 极端最低 气温 一4 3 5 ，多 年平均 风速 最大风速 2 0 m s ，最大积雪深度 1 0 5 收稿 日期 ：2 0 1 1 一 O 8 0 9 作者简介 ：万连宾( 1 9 7 4 一 ) ，男 ，高级工程师 。 cm， W a te r Re s o u rc e s a n d Hy d ro p o w e r En g i n e e r in g V o 1 4 2 No 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 、 ) _ D 一混凝土基座 ；一覆盖层 ； 一上游一期围堰 ；一上游 二期围堰 ； 一上游过渡层；一沥青混凝土心墙； 一下游过渡层 ； 一砂砾石坝壳 图1 大坝剖面图( 高程单位 ：m) 最大冻土深度 1 4 6 c m。历年月平均气温要 素统计 见 表 1 。 由于 水工碾压式沥青混凝土施工规范 ( D L T 5 3 6 3 -2 0 0 6 ) 的规定在 0 o C以下进行沥青混凝土心墙 施工适宜采取措施。故项 目区 1 1月至次年 3月平均 气温在 0以下 ，此时段不施工。 当年 4月至次年 1 O月平均气温在 0 o C以上 ， 4 月和 1 0月气温在 0以下较多 ， 此季节多风 ，进行 沥青混凝土心墙施 工 时 ，层 面加热达 7 0后 ，由 于受 沥青拌和强度影 响，摊 铺机行走 过程中行走 一 段 ，需停 留待料 ，间隔 时间约 51 0 rai n ，待下层 沥青混合料摊铺 时 ，加热过层 面温度 已降至 7 0 以下 ，表面温度散失过快 ，达不到“ 水工碾压式沥 青混凝土施工规范 ( D L T 5 3 6 3 -2 0 0 6 ) 规定沥青混 凝土表面加热到 7 0以上 ，方可铺筑沥青混合料 ” 的规定。现场监测表 明 ，即使夏季 ，尤其是早晚时 段 ，由于风速较 大 ，温度损失过快 ，表面温度很难 保持 7 0以上 。 据 国内外工程资料记录 ，党河碾压沥青心墙砂砾 坝在气温最低温度为 一l 6一1 8条件下就成功实 现了人工铺筑 ，而且下层沥青混凝土没有加热 。冶勒 沥青心墙堆石坝在 一 3一 6 o C条件下就成功实现了 摊铺机铺筑 ；S t o r g l o m v a t n堆石坝在 一1 0 一1 5条 件下成功实现了摊铺机铺筑。分析认为在低温季节施 工层间温度很难保证在 7 0以上。 从本工程沥青混凝土的温降幅度监测统计，非越 万连宾， 等常规温度条件下沥青混凝土心墙层间结合质量研究 冬层面沥青混凝土心墙结合面温度降至 3 5 5 0之 间，此温度视为常规温度。因此，通过工程实例研究 在室外心墙沥青混凝 土结合处将 至常规温度 的底 限 4 0 左右 ，沥青混凝 土心墙层间结合不加热 ，检验 层间结合质量是否符合要求很有必要 。 3 试验方案 监测资料表明沥青混凝土心墙运行中处于受压状 态 ，层 间结合质量 控制关键是要密实 ，满足抗 渗要 求 ，实验方案主要研究在常规温度情况下，沥青混凝 土心墙层间结合不人为辅助加温 ，检查结合面的密实 性。 3 1 试验配合比 采用施工配合 比级配指数 r = 0 3 8 ，具体配 比见 表 2 。 原材料指标检测见表 3 。 成型沥青混凝土性能指标见表 4 。 3 2试验方法 拌和采用 L B一1 0 0型沥青拌和楼拌制 ，3 1 T I 装 载机覆盖帆布保温运输 ，自拌和站至坝面运输距离约 5 0 0 m，摊铺采用西 安理工大生产 惠泽系列摊铺机 ， 心墙碾压采用 2 t 振动碾 ，摊铺厚度 3 0 C IT I 。 实验方案一 ，心墙结合面以下 5 c m处埋设耐高 温温度计 ，在夏季早晚气温相对较低时段 ，沥青混凝 土心墙 内部及表面温度处于7 0以下 ，表面不加热 ， 沥青混合料人仓温度控制在 1 6 01 7 0 o C之间，检测 温度变化。降温后钻芯取样 ，竖向切割取样试件 ，用 渗气仪检测结合面渗透系数与非结合面对 比。 实验方案二 ，在沥青 混凝 土心墙越冬层面 以下 2 c i n处埋设耐高温温度计 ，表面不加热 ，沥青混合 料人仓温度 控制在 1 6 01 7 0 o C之 间 ，检测 温度 变 化 。降温后钻芯取样 ，竖 向切割取 样试件 ，用渗 气 仪检测结合面渗透系数与非结合面对 比。 3 3 沥青混凝土温度变化监测 实验方案一，时间早 6：0 0 ，环境温度 1 7 8， 表 1 历年月平均气温要素统计 月 份 项目 全年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 O 1 1 1 2 多年平均气 温 一l 5 5 1 3 7 5 1 7 8 1 5 5 2 O 3 2 2 O 2 0 3 1 4 3 5 9 4 6 1 3 2 4 4 表2 推荐配合比 矿料 筛孔尺寸 油石比 级配 1 9 mn l 1 6 mm 1 3 2 i n m 9 5 mm 4 7 5 mm 2 3 6 mm 1 1 8 mm 0 6 mm 0 3 mm 0 1 5 mm 0 0 7 5 mm 通过率 1 0 0 9 3 8 l 8 7 3 4 7 7 3 2 5 9 8 9 4 6 3 8 3 6 1 2 2 8 3 9 2 2 2 9 1 7 6 0 1 4 6 9 水利水电技术第4 2卷2 O l 1年第 l l 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 万连宾， 等常规温度条件下沥青混凝土心墙层间结合质量研究 表 3 原材料检验结果汇总 要求 项 目 实测 指标 密度 g c m。 I2 6 2 7 2 7 粗 酸碱性 碱 碱 骨 粘附力等级 t4 5级 料 压碎率 3 O 2 3 4 5 3 耐久性 1 2 2 9 9 l 细 密度 g c m。 2 5 5 2 6 7 2 ( 河砂) ，2 7 2 1 ( 人工砂 ) 骨 水稳定等级 6 9级 ( 河砂 ) ，1 0级 ( 人工河砂) 料 硫酸钠 5次循环损 失 1 5 O 1 5 O 密度 g c m。 实测 0 9 8 7 含蜡量 2 2 1 8 O 脆点 9 9 O 9 9 9 9 日 闪点 2 6 0 3 1 0 质量损失 O 4 0 0 5 0 薄膜烘箱 针入度比 6 8 7 1 2 试 验 后 延度( 2 5) c m 8 0 1 O O O f 1 6 3 5 h 1 脆点 _ l 2 O 软化点升高 C 0 9 0 1 0 7 2 渗透 系数 c m- s 1 08 3 0 3 3 X1 0 0 温度计埋设在结合层面下5 c m处，沥青混凝土结合 面表面 温度 3 4 5 ，表 面不 采用 人 为辅 助 加热 ， 温度计埋设处 墙 温度 为 4 1 6 o C。沥青 混合 料入 仓温度为 1 6 5 o C左右 ，摊铺 成型未碾压 ，上部 即覆 盖帆布，沥青混合料温度降至 1 4 5开始碾压，温 度变化过程如 图 2所示 ，7 mi n后监 测 温升至最 高 达 1 0 5 7 q C，随后心墙缓慢降温。 赠 | | | 图 2温度 变化过程线 (1) 实验方 案 二 ，越 冬层 面结 合 施 工 ，时 间上 午 1 2 ：0 0 ，环境温度 2 0 2 ，温度计埋 设距越 冬层 面下 2 c m。结合面温度 2 6 2 o C( 通常在阳光照射加 热界面温度达 4 0以上 ) ，表面不采用人为辅助加 热 ，温度计埋设处 心墙温 度为 1 7 ，沥青混 合料 入仓温度为 1 6 2 ，摊铺成型未碾压 ，上部覆盖帆 布 ，沥青混合料温度 降至 1 4 5左右开始碾 压 ，温 度变化过程如图 3所示 ，监测温升最高达 6 8 9 ， 随后心墙缓慢降温。 f | | l 0 2 O 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 时间 rai n 图 3温度变化过程线() 3 4层间渗透检测 实验方案一 ，检测结合面处密度为 2 3 6 6 c m ， 渗气仪检测渗透系数为 2 2 X 1 0一c m s 。检测非结合 面处密 度为 2 3 7 5 c m ，渗气仪 检测 渗透 系数 为 5 0 x 1 0 c ms 。 实验方案二，检测结合面处密度为 2 3 6 4 g c m ， 渗气仪检测渗透系数为 2 4 3 x 1 0 c m s 。检测非结 合面处密度为 2 3 6 9 g c m ，渗气仪检测渗透系数为 2 2 X 1 0 c m s 。 渗透系数指标均满足要求。 4结论 在采用油石 比为 6 9沥青混凝土配比施工情况下， ( 下转第 6 8页) 水利水电技术第4 2卷2 0 1 1 年第 l 1期 舳 加 如 m 0 p 赠 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张学臣， 等 自嵌式挡十墙的计算分析与应用浅析 加筋体顶面 图 2筋土相对位移示意 为 了保证格栅与面板的连接 ，可以采取两种措施 ( 见图3 ) ：将格栅在自 嵌块中反折，防止格栅在块 体后缘处被剪断 ，同时可以增加格栅与块体的连接强 度 ； 格栅在铺设时采取一定的斜度 ，可以避免格栅 冈回填土同结沉降导致对面板产生 向后的拉力破坏 ， 同时同内外试验证明 ，拉筋采取一定的斜度可以提高 挡墙的强度 ，从而更有助于挡墙的稳定 。 图 3 格栅铺设方式 3 3 填筑与封层施工 加筋土挡墙填筑与封层施T ，是加筋土挡墙施工 中重要 的工序之一。填料的种类和填筑的压实度 ，不 仅影响土压力的大小 ，而且直接影响拉筋的摩擦力 ， 所以填筑与封层施工，关系到加筋网在土体中的稳定 ， 从而关系到能否保证加筋土结构的稳定。 填筑时应注意土质的选择，不宜选择特殊性 的土 质作为同填土如液化土 、湿陷性黄土等 ；非加筋土挡 墙区的填筑与加筋土挡墙区的填筑同步进行 ，填筑碾 压时做好两区域的碾压搭接 ；填筑时车辆不宜在格栅 上直接行走 ，应采用倒退法 ；应控制好 回填土的含水 量和压实度；离挡墙面板 1 m范围内不宜采用大型机 械碾压 ，应采用小型夯机夯实。 封层时顶部可选择渗透系数低的粘性土进行回填 或采用二八 灰土进行 回填 ，回填厚度不小于 3 0 c n l ， 施工到顶面时把顶面做成大于 2 的流水坡，以利排 水。 4 结语 自嵌式挡墙 目前 的计算体 系不是很完善 ，本文 通过对地基处理后 的地基承载力 、地基 承载力修 正 值和回填土的参数取值三方面进行补充 ，以完善 其 理论体 系；在施工应用过程 中对碎石土 回填 、格栅 的铺设 、填筑与封层施工三方面进行叙述 ，提 高 自 嵌式挡墙的施 工质量从而保证 自嵌式挡墙 的 自身稳 定性。 参考文献 ： 1 保华 富 聚合物土T格栅 加筋碎石 土试 验研究 J 岩 f 丁程 学报 ，1 9 9 9，2 1 ( 2 ) ：2 1 7 2 2 1 2 乐茂华 ，高长胜 ，等 加筋碎石复合体 的火j轴试验研 究 J 中国港湾建设 ，2 0 0 7 ( 3 ) ：4 2 4 4 3 魏丽敏 ，张军乐 ，等 差异沉降对加筋 土挡墙筋带 内力 与变形 的影响 J 中国铁道科学 ，2 0 0 4，2 5 ( 5 ) ：8 9 - 9 3 ( 责任编辑欧阳越) ( 上接 第 6 4页) 通过现场试验监测 ： ( 1 ) 从温度监测可看出，结合面在常规温度 4 0 左右 ，摊铺沥青混凝土拌和物温度处于 1 6 01 7 0 o C 之间，越冬层沥青混凝土表面温度可加热到 6 5 以 上 ，常规层面沥青混凝土表面温度可加热到 1 0 0以 上 ，远高于沥青 的软化点 4 8能使层间熔化 ，使层 问结合。 ( 2 ) 渗透检测结果表明 ，沥青混凝土结合面处渗 透系数满足要求。 ( 3 ) 检测容重说 明结合面处沥青含量较高 ，主要 原【大 1 是下层碾压泛油致使结合层沥青含量较高，有利 于层问融化结合。 上述结论说明沥青混凝土心墙结合面温度降至常 规 4 O左右 ， 结合面无需人为加热到 7 0以上 ，心 墙层间结合质量是有保证的，为多风 、低温季节施工 提供技术支撑 。 ( 责任编辑欧阳越) 水利水电技术第4 2卷2 0 1 1年第 1 1期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m