水利水電工程瀝青混凝土低溫施工技術要點淺析

趙春

（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司 貴州貴陽 550081）

1 瀝青混凝土

瀝青混凝土中包含瀝青材料、水泥材料及礦渣砂石等材料，各種材料混合拌制在一起，形成了瀝青混凝土材料。瀝青混凝土經常被應用在水利水電工程施工中。瀝青混凝土材料具有良好的耐久性，一般來說，制備瀝青混凝土時所用的瀝青材料類型主要有兩種，一種為石油瀝青材料，另一種為煤瀝青材料。這兩種瀝青材料油脂含量較多，能夠使瀝青材料保持一定柔度，柔性瀝青材料能夠很好地抵御水平方向彎矩產生的應力。瀝青混凝土中的骨料主要作用是承載壓力，強化瀝青混凝土的整體荷載水平。瀝青混凝土制備過程中需要加入活性拌和料，常用材料有粉煤灰或者硅灰材料等，這些材料的自身顆粒直徑較小，能夠在低溫環境中強化瀝青混凝土材料的整體流動性和黏聚性能，與此同時，也可以避免混凝土發生泌水反應，出現骨料分離的情況。瀝青混凝土將其中各種材料的自身優勢進行融合，顯著提升了自身結構的抗彎、抗剪、抗壓水平和使用周期。

在施工中，瀝青混凝土一方面能夠用于路面等結構的修筑，另一方面對于路基防水施工的應用也比較常見。這主要是由于此種材料的防滲性比較突出，也因為此種特性，水利水電工程中進行防滲漏處理時經常會用到該材料，其中主要集中在壩底結構抗滲處理及土體壩體結構抗滲處理這幾個方面。瀝青混凝土與其他類型的混凝土相比起來，性質更加穩定，將其作為水利工程的壩體心墻材料，其自身結構強度與常規同級別鋼筋混凝土結構強度沒什么區別，但是，相比于常規鋼筋混凝土結構發生開裂的概率卻更低，因此，其在防滲方面更具優勢［1］。

2 低溫對于混凝土材料的影響

瀝青混凝土材料與常規混凝土材料性質存在部分差異，但是，其主體結構一般都是由骨料和基體結構組成，其結構中也會存在一些比較微小的間隙，這些間隙的大小如果發生變化，就會對瀝青混凝土的實際強度造成影響。此外，含水量也會影響瀝青混凝土的力學屬性，當濕度相對飽和的情況下，且處于低溫環境中，瀝青混凝土孔隙結構中的水就會凝結成冰，進而弱化混凝土結構抗拉性能。瀝青混凝土中的水泥材料自身穩定性較差，如果制備材料時水灰比例較大，容易出現快速失水的情況，進而導致結構開裂。此外，由于混凝土結構內部會出現溫度差、濕度差和壓力差，其內部水分容易從周圍向中心方向移動，導致骨料和砂漿出現分離的情況，導致部分位置出現骨料裸露和表面起灰的現象。如果此時外部環境溫度較低，還會導致混凝土中水泥材料的水化反應停止，使得其中水分蒸發，影響混凝土結構強度。

3 水利水電工程瀝青混凝土低溫施工技術要點

3.1 施工前準備

3.1.1 施工設備與材料準備

水利水電工程進行瀝青混凝土低溫施工時，施工期間所用骨料加熱裝置、骨料傳輸裝置、熱骨料篩分設備、自動稱量裝置、成品運輸設備、瀝青加熱裝置及瀝青脫桶裝置等都要提前準備好并調試完畢，確保其能夠在低溫環境中順利運行。施工隊伍要根據現場低溫環境對混凝土制備現場進行相對改造，以便在低溫環境中也能夠進行瀝青混凝土的制備生產。對現場用于瀝青混凝土材料運輸的車輛底板及廂板部分，要加設保溫裝置，安裝保溫蓋板，以防低溫運輸過程中瀝青混凝土材料溫度流失過快。在低溫環境進行施工時，通常要把普通裝載機設備的鏟斗部分進行更換，替換成料斗裝置，并且將液壓系統進行改造，用于后續瀝青混凝土材料的垂直運輸。瀝青混凝土材料的料斗裝置上要安裝蓋板，以強化其保溫效果。施工過程中需要使用的粗細骨料、天然與人工砂材料、水泥材料、填充粉料等各種材料都要提前準備充足。瀝青儲存設備中要提前準備足量的軟化瀝青材料，且材料溫度要控制在160℃左右。施工人員要提前對瀝青混凝土運輸、攤鋪及碾壓設備進行性能檢查，確保設備的斗門開閉是否正常、保溫性能是否達標［2］。為避免低溫環境中有雨雪降落到有待使用的瀝青混凝土材料中，或者導致瀝青混凝土施工區域積水，現場要提前制作搭建用于防雨雪的施工防護棚，確保瀝青混凝土實際施工效果不受影響。

3.1.2 施工現場準備

當瀝青混凝土結構施工區域兩邊基座表層提前噴涂的稀釋瀝青材料干透之后，且上攤鋪的瀝青瑪蹄脂已經凝固，施工區域表面不存在積雪或者其他雜物時，現場要安排監理人員進行施工前檢查，確認無誤之后，才能正式開工。

3.1.3 其他準備

瀝青混凝土制備區域距離施工現場的通道要隨時保持通暢。施工前，要預留出專門的通行路線。瀝青混凝土結構填筑高度需符合施工標準。施工現場要提前埋設瀝青混凝土心墻監測設備。

3.2 瀝青混凝土制備

制備瀝青混凝土材料時，要注意如下操作要點。第一，對于混凝土中的骨料要進行加熱，將其溫度控制在190～200℃的范圍內。如果現場使用的填充粉料沒有提前進行加熱，還可適當提升骨料的溫度。第二，瀝青混凝土出料口的溫度要控制在170～175℃，如果瀝青混凝土溫度不超過150℃，不能應用在施工作業中，直接作廢料處理。第三，制備完成的瀝青混凝土材料要放入成品儲存裝置中，儲存設備外部要加設保溫層，出料口的位置要設置保溫和加熱裝置，盡量減少瀝青混凝土儲存期間產生的熱量損失。儲存設備內部要安裝紅外加熱裝置，對內部瀝青混凝土材料的熱量流失及時進行補充。瀝青混凝土材料的儲存時間不能過長，時間過長會造成大量熱量流失，變成廢料，因此，要盡量縮短儲存時間，在6h之內就要用完［3］。

3.3 瀝青混凝土攤鋪施工

進行瀝青混凝土攤鋪施工時，厚度控制在30cm左右。瀝青混凝土如果采用人工攤鋪處理的方式會降低攤鋪效率，所用攤鋪時間較長，因此，實際操作過程中，要借助專用機械設備來完成。施工人員使用攤鋪機設備進行瀝青混凝土心墻結構攤鋪處理時，要提前對攤鋪機設備前端安置的紅外加熱裝置進行檢測調試，確認其加熱性能良好，然后才能正式開始攤鋪。施工人員要先將基礎瀝青混凝土層面結構進行加熱處理，基礎層面厚度一般在10～15mm左右，將其進行加熱處理時，要將溫度控制在70℃左右，這樣一來，能夠盡量減少基礎瀝青混凝土接觸面部分產生的熱量損失。瀝青混凝土入倉溫度要嚴格控制，一般來說要將溫度控制在162～170℃的范圍之間。攤鋪過程中要保持緩慢勻速，攤鋪機行駛速度要控制在0～3m/min 的范圍內。如果攤鋪施工中遭遇雨雪等天氣，施工現場要做好防水處理，在攤鋪機前端位置要設置可移動的防水棚車輛，防水棚高度控制在2m 左右，長度控制在6m 左右，寬度控制在2.5m左右。施工期間，防水棚車輛隨著攤鋪機設備向前移動，棚車中要安排技術人員對瀝青混凝土層面結構存在的積水進行清理，并使用加熱裝置將殘留的水漬進行烘干處理。當防水棚車輛行駛到瀝青混凝土心墻放大段區域時，要斷開防水棚車輛和攤鋪機設備的聯系，隨后攤鋪機設備要繼續攤鋪3m 左右?；糠忠迟N防雨布，這樣基座上的積水就會順著防雨布流向下方的過渡料中，不會造成基面積水的情況。對于現場初次攤鋪完成且未經過碾壓處理的混合料，需要使用耐熱性良好的帆布材料進行覆蓋，避免現場降雨或降雪對瀝青混凝土造成影響［4］。

3.4 瀝青混凝土碾壓施工

攤鋪過程中，要盡量避免瀝青混凝土與外界環境的冷空氣進行接觸，避免熱量流失過快。技術人員要定期對使用的瀝青混凝土進行溫度檢測，入倉攤鋪的過程中每隔10min 就要進行一次溫度測量，如果溫度處于合理范圍內，就要及時安排碾壓設備對瀝青混凝土實施碾壓處理。一般來說，瀝青混凝土攤鋪完成之后，要等到溫度下降到155～158℃的范圍之內進行瀝青混凝土的初次碾壓處理。初次碾壓的過程中，要采用無振碾壓的處理方式，碾壓2 遍。碾壓處理要盡早完成，以防止瀝青混凝土表層溫度下降過快影響實際碾壓效果，造成表層龜裂等情況出現。此外，碾壓溫度也要根據外界施工環境的實際溫度進行選擇，當施工現場環境溫度為-5℃左右時，現場進行初次碾壓時，瀝青混凝土的溫度不能低于155℃。碾壓過程中，施工人員要使用1.5t 振動碾碾壓設備進行處理，對過渡料進行碾壓施工時，要使用2臺2.5t的振動碾碾壓設備。施工期間，技術人員要先對過渡料進行1次無振碾壓處理，然后對瀝青混凝土進行2 次初次靜碾處理；隨后對過渡料進行5次振動復碾，對瀝青混凝土進行3次振動碾壓處理；最終對過渡料進行3 次碾壓處理。碾壓設備行駛速度應該控制在25～30m/min，施工人員要使用1.5t振動碾設備在瀝青混凝土心墻部分靜碾1次，對于混凝土層面進行收光處理，最后用2.5t 的振動碾設備將過渡料碾壓1 次，并將其與心墻連接部分進行壓平處理。碾壓期間，對于未施工區域，要加蓋保溫帆布，使得瀝青混凝土的整體溫度始終不低于140℃，確保后續壓實效果［5］。

3.5 施工質量控制要點

3.5.1 瀝青混凝土儲運管理

施工現場制備的瀝青混凝土材料要盡量保證隨制隨用，不要長期存放在成品料儲存倉中，瀝青混凝土的最長儲存時間也不要超過6h。瀝青混凝土制備區域不能與施工現場距離過遠，材料運輸過程中，車輛行駛總時長不能超過40min。對于不具備加熱裝置的用于垂直運輸的料斗設備，在施工期間，瀝青混凝土不要在料斗內長時間停留，臨時停留時間不得超過15min。

3.5.2 成品瀝青混凝土保溫控制

對于制作完成的瀝青混凝土材料，要做好保溫處理，保溫措施如下。第一，用于瀝青混凝土儲存的設備外部要進行保溫處理，儲存設備內部也要加裝相應的溫度補償設備。第二，對于制作完成的瀝青混凝土，在水平運輸設備和垂直運輸設備及料斗裝置中都要實施保溫處理，材料運輸期間要保證全程封閉，避免材料與外界接觸，嚴格抑制熱量損失。第三，現場要安排技術人員進行管理，避免施工期間出現突發事件對瀝青混凝土施工造成干擾，瀝青混凝土的運輸流程要保持通暢，中途不得受阻，確保瀝青混凝土材料在失效之前全部應用于工程施工中。當施工現場發生問題需要中斷施工時，施工人員要每隔15min 對成品瀝青混凝土進行溫度檢測，施工中斷時間越長，溫度檢測周期就要越短，當瀝青混凝土的溫度低于160℃時，要將其作為廢料進行處理，不得繼續用于施工。

3.5.3 骨料的加熱溫度控制

瀝青混合料拌制中，骨料的加熱溫度應控制在190～200℃，骨料溫度超過220℃時，停止瀝青混合料生產，待熱料倉的骨料溫度降到允許值時，恢復生產。確保瀝青混凝土的出機口溫度在規定的上限，上限溫度控制在175℃左右。對于所拌制的瀝青混合料的溫度低于160℃或超過185℃的混合料，作為廢料處理。

3.5.4 瀝青混合料入倉溫度控制

將瀝青混合料入倉溫度控制在165～175℃，瀝青混合料入倉溫度不得低于160℃，低于此溫度的瀝青混合料不能入倉，要將其作為廢料棄掉［6］。

3.5.5 心墻基礎面加熱

進行低溫期心墻瀝青混凝土鋪筑施工時，將心墻已施工的瀝青混凝土層面加熱至70℃左右，這樣一來，可以減少攤鋪時混合料與瀝青混凝土接觸面的熱量損失。

3.5.6 攤鋪后的瀝青混合料碾壓溫度控制

嚴格控制土石壩碾壓瀝青混凝土心墻鋪筑施工作業的環境溫度，在氣溫為-5℃以上、風速為3級以下的條件下，可以進行瀝青混凝土心墻施工作業。初碾溫度為160～165℃，低溫期鋪筑作業時，要及時對攤鋪的瀝青混合料進行初碾，封閉攤鋪的瀝青混合料，確保攤鋪的瀝青混合料的層面結構碾壓密實，防止表面龜裂現象發生。

4 結語

綜上所述，通過對水利工程瀝青混凝土低溫施工技術進行研究，可以從根本上提高水利建設的水平，我國需對該技術不斷加強關注和重視。瀝青混凝土低溫施工作為水利工程施工中的主要工作內容，加強對其的研究已經成為施工人員的工作重點，因此，必須加強管理，才能發揮瀝青混凝土的材料性能。