黄金坪电站沥青混凝土心墙碾压试验及成果分析.pdf

第 4 7卷 第 1 1期 2 0 1 6年 6月 人 民 长 江 Ya n gt z e Ri v e r V0 1 47 No 1 1 J u n e ， 2 0 1 6 文章编 号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 6 ) 1 1 0 0 9 8 0 5 黄金坪电站沥青混凝土心墙碾压试验及成果分析 黄 丹 ， 李 丽 (中国人民武装警察部队 水 电第一总 队， 广 西 南宁 5 3 0 0 2 8 ) 摘要 ： 黄金坪水 电站 大坝 为沥青心墙混凝 土坝。为 了确定合理 的大坝填 筑料 配合 比及施 工工 艺参 数 ， 现 场开 展 了试验研究。主要试验 内容 包括 ： 沥青参数试验检 测， 混凝土 配合 比试验 ， 混凝土拌和 出机 口温度和混凝土 浇注温度和混凝土摊铺及碾压参数 的确定等 。根据试验 结果 ， 参照 国家相 关技术要 求， 最终确定 了合理 的材 料及施工参数 ， 为保证 沥青心墙 混凝土大坝顺利施工奠定 了坚实基础 。 关 键 词 ： 沥青心墙 混凝土坝 ； 混凝 土配合 比； 碾压试验 ； 施 工工艺； 黄金坪水 电站 中圈法分类号 ： T V 5 4 4 文献标 志码 ： A D OI ： 1 0 1 6 2 3 2 j e n k i 1 0 0 1 4 1 7 9 2 0 1 6 1 1 0 2 6 1 工程概况 黄金坪水电站地处大渡河上游河段 ， 位于 四川省 甘孜藏族 自治州康定县姑咱镇黄 金坪上游约 3 2 k m 处 ， 大坝为碾压沥青混凝土心墙堆石坝 ， 坝顶宽 1 2 0 0 m、 长 4 0 7 4 4 m、 坝 顶 高 程 1 4 8 1 5 0 m， 底 面 高程 1 3 9 6 0 0 m， 最大坝高 8 5 5 0 m。在沥青混凝土心墙开 始浇筑施工之前 ， 根据黄金坪水 电站工程所在地 的气 象 、 地理 、 环境等因素 ， 按照设计推荐的配合 比和原材 料 ， 进行 了沥青混凝土现场试验 ， 以确定适合该工程的 施工配合 比及施工工艺参数 。 2 现场碾压试验 2 1 试 验方案 ( 1 )试 验场 地 。1 0 m 3 m 0 3 m C 2 5 昆凝 土 块 1块 ， 3 0 m 2 m0 5 m C 2 5混凝 土块 2块 ， 用 过渡 料找平并压实平整出的 3 0 m 5 m场地 7块 。 ( 2 )试验设备。 沥青混凝 土施工设 备。根据 摊铺试验的内容， 需要沥青混 凝土材料 的制备、 贮存、 拌和 、 运输 、 摊铺 、 碾压等设备 ， 包括 型号为 L G一9的 专用摊铺 机 1台， 宝马 2 0 t ( 心墙碾压) 的振动碾 1 台 ， 骏马 3 0 t ( 过渡料 碾压 ) 的振动碾 2台， 型号 为 C L S 0的装载机 1台， 型号为 Y Q L B 1 0 0 0的沥青拌和系 统 1 座 ， 8 t自卸车 3台。 试验设备。根据现场原材 料性能检测、 马歇尔试件密度 、 孔隙率 、 抽提试验 、 钻取 芯样 、 无损检测等需要配置试验设备。 ( 3 )试验方法 。沥青混凝土配合 比设计和试验遵 循 黄金坪大坝及溢洪道工程技术条款、 土石坝沥 青混凝土面板和心墙设计规范( D L T 5 4 1 1 2 0 0 9 ) 、 水工沥青混凝土试验规程( D L T 5 3 6 22 0 0 6 ) 、 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 要求。试验方法 按 水工沥青 混凝土试 验规程 ( D L T 5 3 6 22 0 0 6 ) 及相关规程规范执行。 ( 4 )试验内容和试验程序。试验项 目实施 的先后 顺序为 ： 原材料检测 ； 采用合格 的原材料 ， 根据 设计推荐的沥青混凝土配合 比， 进行沥青混凝土 的配 料拌和 ； 进行沥青混凝土运输及温度损失试验； 现场摊铺和碾压试验 ； 对芯样按沥青混凝土设计要 求的各项指标进行性能试验。 2 2 原材料的选择与性能检测 ( 1 )沥青。本次试验所用沥青为克拉玛依 2号水 工沥青 。克拉玛依炼油厂生产的沥青在国内三峡茅坪 溪防护大坝、 冶勒水 电站大坝 、 龙头石、 旁多水电站大 坝都有成功应用。抽样检测表 明， 克拉玛依 2号水工 沥青满足 D L T 5 4 1 12 0 0 9 土石坝沥青混凝 土面板 和心墙设计规范 要求。 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 3 2 8 作者简介 ： 黄 丹 ， 男， 工程师 ， 主要从事 水电工程施 工管理 工作 。Em a i l ： w j h u a n g d a n 1 6 3 c o m 第 1 1期 黄 丹， 等 ： 黄 金坪 电站沥青混凝土心墙碾压试验及 成果分析 ( 2 )粗骨料。根据 D L T 5 3 6 2 2 0 0 6 ( 水工沥青混 凝 土试验规程 ， 选取 粒径 大于 2 3 6 m m 且小 于 1 9 m m的骨样沥青混凝土粗骨料。本次试验骨料毛料买 自康定水泥厂白云岩料场 ， 成品人工骨料现场加工而 成。经鉴定 ， 粗骨料为碱性 白云岩骨料 ， 质地坚硬 ， 加 热过程中未出现开裂、 分解等现象， 与沥青粘附力 强， 坚固性好 ， 压碎率合格 ， 满足沥青混凝土粗骨料的技术 指标要求 。 ( 3 )细 骨料 。沥 青 混凝 土 中 细骨 料 粒径 在 0 0 7 5 2 3 6 0 m m之间， 细骨料毛料也买 自康定水泥厂 白云 岩料场 ， 成品骨料现场加工而成。经鉴定 ， 人工细骨料 质地较坚硬 ， 加热过程 中未出现开裂 、 分解 等现象 ， 吸 水率较小 ， 硫酸钠干湿 5次循环重量 损失小 。但试验 也表明， 人工细骨料 中小于 0 0 7 5 m m 的白云岩 含量 较大 ( 2 1 左右 ) ， 工程施工时 ， 需调整各级骨料及 填 料的配合 比例 ， 使之在合成 的矿料级配 中小于 0 0 7 5 m m的填料含量满足理论配合 比要求。 ( 4 )填料。填料选用康定水泥厂生产的自云岩矿 粉。白云岩填料的鉴定试验包括填料密度试验 、 含水 率试验、 亲水系数试验及级配筛分试验。经鉴定 ， 白云 岩填料为碱性 ， 各 个检测 指标均满 足 设 计规范 要 求 。 2 3 沥青混凝 土配料及拌和试验 现场试验配合 比采用设计所推荐的沥青混凝土配 合 比( 主要参数见表 1 ) 。根据施工 规范， 沥青混凝 土 配合 比中沥青含量允许 - I- 0 3 的误差 ， 据 此拟定 了 1 3组配合比。对设计配合 比进行了室 内试验复核 ， 复 核后 ， 推荐 6 7 ， 7 0 两种沥青混 凝土配合 比用 于 现 场 试验 。 表 1 黄金坪 水电站设计推荐沥青混凝 土参考配合比 在沥青混合料拌和之前 ， 康定县计量质量检测 中 心对沥青混合料拌和系统进行 了计量鉴定 ， 计量鉴定 结果表明 ， 系统满足有关标 准要求。在该工程 中沥青 加热采用连续输送导热油加热 ， 导热油通过预埋管道 对封闭的沥青储存罐进行连续加温 ， 使沥青熔化 ， 由于 沥青在封闭条件下加热 ， 熔化速度较快 ， 热量损失小。 沥青 的加 热温度控制在 1 4 0 C一1 6 0 C之 间。骨料的 烘干、 加热采用内热式加热滚筒。冷骨料连续均匀地 进入烘干加热筒 ， 加热温度为 1 7 0 一1 9 0 。本次试 验 中各组分投料顺序及 时间为 ： 粗 骨料 细骨料 填料 沥青 沥青混合料 2 4 沥青 混合 料的运输及温度损失试 验 温度损失试验时， 采集 了环境温度、 沥青混合料出 机 口温度、 至现场 的温度、 入仓温度、 初碾温度、 终碾温 度 以及连续铺筑时的上层表面温度及其对应的时间等 数据 ， 见表 2 ， 出机 口温度和入仓温度关系曲线见图 1 。 表 2摊 铺 试 验 温 度 统 计 项目 出机口温度 入仓温度初碾温度终碾温度上层温度环境温度 最大值 2 0 7 0 1 9 5 0 1 6 3 4 1 5 6 0 1 3 0 5 1 0 8 最小值 1 4 0 5 1 2 5 5 1 2 4 5 1 2 2 0 1 0 7 5 6 5 平均值 1 7 0 4 1 5 5 6 1 4 6 8 1 3 8 4 1 1 9 7 8 2 图 1 出机 口温 度 和 入 仓 温 度 关 系 曲线 本次试验中， 拌和楼每次拌制的沥青混合料最初 几盘的温度不稳定。当出机 口沥青混合料温度过高， 一 般大于 2 0 0 时 ， 易产生离析 ； 当出机 口沥青混合料 温度过低时 ， 易产生 白花料。本试验中对离析及 白花 料的沥青混合料均作废料处理。 本试验混合料运输时间为 51 4 ra i n ， 当环境温度 为 6 一1 0 时 ， 从 出机 口到现场温度损失为 1 o 【 =一 1 1 ， 损失速率大约为( 0 2 0 8 ) m i n 。 试验显示 ， 当沥青混合料入仓温度高于 1 8 0 C时 ， 需要静置约 5 0 m i n才能 降至 1 6 0 c I = 的初碾温度 ， 在实 际施工中势必影响工程进度。但根据工程经验， 为便 于混合料 内部的气泡排出 ， 混合 料在人仓后宜静置约 1 5 3 0 m i n ， 故沥青混合料出机 口温度不宜过低。 从试 验 可知 ， 沥青 混 合料 初碾 温 度 为 1 4 0 o C 1 6 0 、 连续铺筑上层表 面温度为 7 0 o C 1 3 0 时 ， 均 可碾压密实 ， 连续两层之间结合 良好。混合料初碾温 度过高， 碾压时难以流动 ， 容易粘附在碾磙上 ， 实际上 无法压实。混合料初碾温度低 于 1 4 0 C时， 压实需要 更大的动能， 影响工程进度且不经济。 从施工质量 、 进度和经济性角度考虑， 沥青混合料 运输时间不宜过长 ， 建议不超过 3 0 m i n ； 沥青混合料最 佳 出机 口温度 1 6 0 C一1 8 0 ， 经过运输 、 摊铺等热量 损失后能满足碾压要求。初碾温度宜控 制在 1 4 0 一 1 6 0 C， 冬季施工取偏大值 ， 夏季施工取偏小值。连续 铺 筑时 ， 上层表面温度不宜低于7 0 E， 过低会影响两 p 埘嘿 第 1 1期 黄 丹， 等 ： 黄金坪 电站沥青混凝土心墙碾压试验及成果分析 1 0 1 3 2 2 沥青混凝土参数相 关性 分析 本次试验从 8 7件芯样 中选用机械一层摊铺数据 进行了相关性分析 ， 主要分析油石 比一定时沥青混凝 土密度 、 孔隙率与碾压遍数之间的关系， 碾压参数一定 时沥青混凝土油石 比与密度 、 孔 隙率之间的关系。相 关性分析结果为 ： 孔隙率较小的组合是油石 比 7 ， 铺 料厚度 2 5 c m， 动碾遍数为 8 ， 孔隙率为 0 7 2 ， 密度为 2 4 2 4 g c m ； 在碾压参数一定 时， 油石 比为 7 0 和 6 7 的沥青混凝土密度相差很少 ， 油石 比为 7 0 的 沥青混凝土孔隙率总体上较油石 比为 6 7 的沥青混 凝 土孔 隙率 要 小 。 3 3 密度与孔隙率 的无损检测 对碾压后的沥青 混凝 土， 采用核子密度仪对容重 L 隙率进行检测 ， 采用渗气仪检测了渗透性 ， 对核子 密 度仪 进行 无损 检 测 的 点再 取 芯 检 测 容 重 及 孑 L 隙 率 ， 以验证 其结 果 。检测 结果 见 表 6 。 表 6 摊铺 试验无损检测结果 从 无损 检测 结果 与 芯样 对 比结 果 可 见 ， 满 足 密 度 均大于 2 4 g c m 、 孔隙率均小于 3 的设计要求。 3 4 沥青 混凝土与其它材料接触面 结合分 析 ( 1 )通过钻取芯样观察发现 ， 沥青混凝土与水泥 基座之间结合 良好 ； 连续铺筑两层沥青混凝土之间的 结合面肉眼无法辨认 ， 说明结合良好 。 ( 2 )将心墙两侧 的过渡料各挖开两处进行观察发 现 ， 沥青 混凝 土 与过 渡料 之 间的结 合 良好 。 3 5施工 配合比和碾压参数确定 根据 以上试验分析成果 ， 可 以确定施工配合 比和 碾压参数 ， 铺筑厚度为 2 5 c m， 可以保证施 工进度 ， 油 石 比为 7 ， 可 以确保压实效果 ， 沥青混凝土孔 隙率较 小 、 密度较大， 适应性更 强 ， 可更好地保 证工程质量。 经济上 ， 洫石比比原设计 6 7 小 幅调高但影响不大。 推荐施工配合 比和矿 料级配见表 7和表 8 ， 施工参数 见 表 9 。 现场试验完成后 ， 从推荐 的 7 配合 比中抽取 4 0 个沥青混凝土芯样委托有关单位进一步进行沥青混凝 土力学性能试验 ， 结果均满足设计要求 ， 验证了本文推 荐 的施工配合 比和施工工艺参数的合理性 。 表 7 推荐 的沥青混凝 土配合 比材料和级配参数 编 号 粒 径 m m 指 数 料 科 硬科 劭 霄 摊 铺 出机口 温度 初碾温度 上 层温度 碾压 铺瓣厚度油石比 方式 遍数 c m 4 结 语 通过开展沥青混凝土现场拌 和、 运输 、 碾压试验 ， 以及原材料检测 ， 得出以下结论 。 试验用各种原材 料检验指标满足规范要求 ， 可用于黄金坪大坝沥青混 凝土心墙施工 ； 油石 比为 7 0 ， 适应性较强， 可作 为施工配合 比； 出机 口温度控制为 1 6 0 C1 8 0 C， 初 碾温度 1 4 0 C一1 6 0 ( 2 ， 连 续摊铺 时上 层 温度 7 0 1 3 0 C， 铺筑厚度 2 5 c m， 碾压遍数为静碾 2遍、 动碾 8 遍 、 静碾 2遍 ； 施工过程 中的骨料级配可能需要 随 环境变化而发生变化 ， 在具体施工过程 中， 应定期对骨 料级配进行检测 ， 进行动态控制 ， 根据检测结果对施工 配合 比进行调整以满足设计要求。 ( 编辑 ： 常汉生) Ro l l i ng t e s t o f a s p ha l t c o nc r e t e c o r e wa l l o f H u a ng i i np i n g H y d r o po we r St a t i o n a nd r e s ul t a na l y s i s HUANG Da n， L I Li ( N o 1 C r o p s o f H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g of e C h i n e s e A r m e d P o l i c e F o r c e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 2 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e d a m o f Hu a n g j i n p i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n i s a n e a r t h d a m w i t h a s p h a l t c o n c r e t e c o r e T o r e a s o n a b l y d e t e r mi n e ， 2 2 静静静 + + + i 振振振 + + + 1，2 静静静 一 一 _ _ _ 加加柏 舳蚰 铺铺铺 摊摊摊 工械续 人机连 1 0 2 人 民 长 江 2 0 1 6丘 t h e mi x i n g r a t i o o f fil l i n g ma t e r i a l a nd c o n s t r u c t i o n t e ch n o l o g y pa r a me t e r s f o r t h e d a m c o ns t ruc t i o n，t h e f ie l d t e s t wa s c o n du c t e d Th e ma i n t e a t c o n t e nt s i n c l u de a s p ha l t p a r a me t e r c h e c k，c o nc r e t e mi x i n g r a t i o t e s t ，c o nc r e t e t e mpe r a t u r e a t o ut l e t o f mi x i ng ma c h i n e，c o nc r e t e g r o u t i n g t e mp e r a t u r e，c o nc r e t e s p r e a d i n g a n d r o l l i ng pa r a me t e r s e t cAc c o r d i n g t o t he t e s t r e s ul t s a n d r e f e r r i n g t o t h e n a t i o n a l s t a n da r d，t he r e a s o na b l e ma t e r i a l s a n d c o n s t ru c t i o n pa r a me t e r s f o r t h e d a m c o ns t ru c t i o n we r e de t e r mi n e d ，wh i c h l a i d a s o l i d f o u nd a t i o n f o r t he s mo o t h c o n s t ruc t i o n o f t h e a s ph a l t c o n c r e t e c o r e s o i l da m Ke y wo r ds：e a r t h d a m wi t h a s p ha l t c o n c r e t e c o r e；mi x i ng r a t i o o f c o n c r e t e；r o l l i n g t e s t ；c o ns t ru c t i o n t e c h ni q ue；Hu an g i i n p i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n ( 上接第 8 9页) Opt i m i z a t i o n de s i g n o f p r o po r t i o n r a t i o o f pu m pe d c o n c r e t e f o r s p i l l wa y o f Gua ny i ny a n Hy dr o po we r S t a t i o n Q u Z u x u ， S U N Mi n g h a i ( N o 1 C r o p s o f H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g of t h e C h i n e s e A r m e d P o l i c e F o r c e ，N a n n i n g 5 3 0 0 2 2 ，C h i n a ) Abs t r a c t ：Th e p ump e d c o nc r e t e wa s a d o p t e d i n t he s p i l l wa y c o n s t ruc t i o n o f Gu a ny i n y a n Hy dr o p o we r S t a t i o n，t h e p r o po rti o n r a t i o o f c o nc r e t e mus t b e we l l de s i g ne d a c c o r di ng t o r e q ui r e me n t o f c o r r e l a t i v e r e g ul a t i o n sde s i g n a n d c o n s t ruc t i o n e qu i p me nt I n t h e t es t o f r a t i o de s i g n，t he a mo u n t o f a d mi x t ur e，s a nd r a t i o，wa t e r c o ns u mp t i o n，r a t i o n o f t he a g g r e g a t e s we r e o pt i mi z e d a n d s e l e c t e dTh e o p t i mi z e d wa t e rbi n de r r a t i o wa s de t e r mi n e d by c o n s i d e r i ng t he r e l a t i o n c u r v e o f c o mp r e s s i o n s t r e ng t h a nd wa t e r bi n de r r a t i o c u r v e，de s i g ne d s t r e ng t h，d e s i g n e d u l t i ma t e t e ns i l e a nd de s i g ne d f r o s tr e s i s t i n g g r a de Th e p r o p o rti o n r a t i o wa s g i v e n o u t b y c o mp r e he ns i v e l y t a ki n g a c c o u nt o f a l l t h e p a r a me t e r s ，wh i c h i s e a s y i n c o n s t r u c t i o n，r e a s o n a b l e i n c o s t a nd r e l i a b l e i n q ua l i t y Ke y wo r ds：t e s t o f r a w ma t e ria l ；s e l e c t i o n o f pa r a me t e r s；pr o po r t i o n r a t i o o f c o nc r e t e；o pt i mi z e d d e s i g n；Gu a n y i n y a n Hy d r o p o we r S t a t i o n ( 上接第 9 7页) Ana l y s i s o n f o r m a t i o n c o nd i t i o n s a n d pr o c e s s o f l a nd s l i de i ndu c e d ba r r i e r da m PANG L i n x i a ng，MO Da y u a n，LI Ai h u a ( N o 1 C r o p s of H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g of t h e C h i n e s e A r m e d P o l i c e F o r c e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 2 ，C h i n a ) Abs t r a c t ：T he b a r r i e r d a ms c a n b e d i vi d e d i n t o 3 t y pe s a c c o r d i n g t o t he f o r ma t i o n me c ha n i s m ，na me l y，t h e l a n d s l i d e i n du c e d t y p e，c o l l a ps ei n d uc e d t y pe a n d de br i s flo w i n du c e d t y p e The t o p o g r a p h i c a l c o n d i t i o ns，r i v e r b e d c o n di t i o n s a nd h y dr o d y n a mi c c o n d i t i o n s for t h e f o rm a t i o n o f t he l a n ds l i d e i nd u c e d b a rri e r d a ms ，a c c o u n t i ng for mo r e t h a n 7 0o f t h e b a r r i e r da ms，a r e a n a l y z e dTh e f o r ma t i o n p o s s i bi l i t i e s o f b a rri e r da ms un d e r d i f f e r e n t c o n di t i o n s a r e o b t a i ne d，a nd t h e a r e a s wh e r e t h e b a rri e r da ms a r e e a s i l y f o r me d i n Ch i n a a r e a n a l y z e dOn t he b a s i s o f t h e f o rm a t i o n c o nd i t i o ns ，t h e 5 s t a g e s o f t h e ba rri e r da m f o r ma t i o n a r e a n a l yz e d，i nc l u di ng t h e c r e e pc r a c k，s h e a r p l a n e s pe n e t r a t i o n，d r a ma t i c i n i t i a t i o n，l e a p i n g a t h i g h s p e e d i n a i r， d a m f o rm i ng b y g r a v i t y c o l l i s i o n a f t e r c r a s h i ng a nd b o u nc i n g d o wn Th e s t u d y s ho we d t ha t t he l a nd s l i dei n du c e d b a rri e r da m wo u l d b e e a s i l y f o r me d i n i nc l i ne d s l o p e a r e a wi t h wh e r e t h e s l o p e s a r e 30。 t o 5 0。wi t h s ha l l o w wa t e r a nd na r r o w riv e r b e d Ke y wor d s：t o p o g r a p h i c a l c o nd i t i o ns ；t y p e s o f r i v e r b e d；h y d r ody n a mi c a n a l y s i s；f o rm a t i o n me c ha n i s m ；t o p o g r a ph y o f t h e b a rri e r da m