严寒地区碾压式沥青混凝土心墙温度监测及质量检测
时间：2023-03-01 12:40:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
靳久宁 孟宪伟 王稳亭
(中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222)
1.1 坝体结构
本沥青混凝土心墙坝，大坝全长332.70m，最大坝高69.0m，坝顶宽8m，上游坝坡1∶1.8。下游坡面结合施工期施工需要，布置“之”字形上坝公路，路宽8.0m，坡度8%，道路间的坝坡为1∶1.5，综合坝坡为1∶1.9。
沥青混凝土心墙采用碾压式垂直布置型式，心墙厚度采用阶梯式布置，从大坝底部至坝顶，心墙宽度分别以宽度0.9m、0.7m、0.5m阶梯阶梯式递减，在基座混凝土接缝处长180cm，以1∶0.2渐变至90cm，两侧设置3.0m～3.2m过渡料，沥青心墙顶部与防浪墙连接，底部坐落在混凝土基座上。
1.2 施工现场气温情况
大坝沥青心墙混凝土施工期从2021年9月底开始施工，2021年11月底施工结束，历时61d，纯施工天数共计41d。
心墙施工期内0℃以上施工天数共计26d，共计施工42层；
0℃以下纯施工天数共计15d，共计施工18层，最高气温11℃，最低气温-12℃。
碾压式沥青混凝土施工对温度较为敏感，在低温季节施工时沥青混合料温度容易损失，尤其是摊铺层表面和心墙侧面与外部低温环境接触后其温度损失很快，使热沥青混合料不易碾压密实，影响沥青混凝土质量。针对碾压式沥青混凝土心墙坝低温时段施工技术及质量把控，在充分听取了专家咨询意见，开展调研和收集相关的工程资料以外，同时依据经低温季节室内与现场工艺试验确定初碾、复碾、终碾的温度作为控制条件，开展沥青混合料出机口、运输及摊铺温度的控制，保证入仓温度等技术措施研究；
增加现场层间温度监测、气象监测等措施；
加强沥青混凝土心墙现场检测频次与质量检测控制；
并开展层间结合部位力学性能的检测。目的是检测结合面温度通过预热、铺设180℃沥青后，再进行下一层沥青混凝土入仓铺设碾压，其温度变化规律与实体质量是否能达到设计规范要求。
3.1 室内设计配合比
施工配合比设计，采用最大密度曲线理论进行矿料级配的计算，根据《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》SL 501-2010、《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》DL/T 5411-2009及相关工程经验选择0.43、0.41、0.39三种级配指数；
13%、12%、11%三种填料用量；
7.4%、7.1%、6.8%三种油石比，共组成9种配合比进行试验研究，综合各项检测结果，如表1所示，沥青混凝土配合比空隙率、水稳定性、小梁弯曲、渗透系数、静三轴试验等性能指标均满足设计要求。
表1 沥青混凝土标准配合比参数
3.2 沥青混凝土工艺试验
在每盘沥青混凝土开仓浇筑前，完成沥青混凝土集料筛分，通过试验确定实际矿料级配与理论配合比矿料合成比例在日常生产情况下的变化，改变每盘填料用量。填写入仓前的施工配合比报验单，严格按照沥青混凝土拌和要求及各项原材料质量控制指标开始工艺试验指导施工。施工过程中的配合比与理论配合比对比情况见表2。
通过调整后的沥青混凝土施工配合比在各级矿料实际用料上均产生了变化，由此可见，在后期施工过程中的日常检查、检测的必要性，石粉含量(<0.075mm颗粒)直接影响到填料的使用比例。从而影响仓面浇筑质量。
表2 沥青混凝土理论配合比参数与工艺试验段施工配合比对比表
根据《水工沥青混凝土施工规范》(SL514-2013)[1]有关规定，碾压式沥青混凝土施工宜在常温气候条件下(非降雨降雪时段或日降雨降雪量宜小于5mm、施工时风力宜小于4级、沥青混凝土心墙施工时气温宜在0℃以上)进行，由于在北方寒冷地区施工存在极大局限性，因此为摆脱温度局限，在施工现场进行了低温季节沥青混凝土表面温度降至70℃以下的现场试验，通过喷灯预热底层结合面再热铺180℃沥青方案进行了试验，其余工艺仍沿用常温条件下的施工工艺。
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。沥青的加热温度宜控制在140℃～160℃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，加热温度宜为170℃～190℃ 。采用装载机运送入仓，运距约为1 000m，运输过程中用棉被覆盖料斗进行保温，以减小运输过程中沥青混合料温度损失。根据沥青混凝土心墙的设计宽度，采用1台1.5t振动碾进行碾压，边角处采用小型振动夯板；
两侧过渡料拟选用2台3t振动碾进行碾压。碾压遍数宜按先静压2遍停10min～20min，再振动碾压8遍，最后再静压2遍的方式进行。振动碾的行走速度按2m/min～3m/min控制。
温度损失采集了环境温度、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，通过现场实测统计记录分析，在运输过程过采用棉被覆盖后，当环境温度为-12℃时，出机口-入仓温度损失约3℃～4℃；
当环境温度为-6℃时，出机口-入仓温度损失约2℃。从现场试验得出，沥青混合料最佳出机口温度 155℃～180℃时 ，经过运输、摊铺等热量损失后，入仓温度保持在150℃～175℃能满足碾压要求。
日最低气温为-12℃条件下，在沥青混凝土结合层表面下1cm～2cm安装温度计，每一层布置有4支温度计，监测位置根据现场情况选择，监测沥青混凝土表面温度和上层沥青混凝土浇筑时的结合面表面温度变化情况。
6.1 表层温度变化情况
浇筑完成后，表层温度主要受气温变化、沥青入仓温度影响。
高程978.25浇筑时气温较高，白天气温在3℃～5℃，心墙无土工布进行保温，表层下1cm处温度降低略慢，降低到70℃时用时约在10h左右；
降低到40℃时用时约在20h左右。
高程978.5浇筑时气温较低，白天气温在-7℃～-8℃，心墙有土工布进行保温，表层下1cm处温度降低略快，降低到70℃时用时约在8h左右；
降低到40℃时用时约在18h左右。
高程980.25浇筑时气温略高，白天气温在0℃左右，心墙有土工布进行保温，表层下1cm处温度降低较慢，降低到70℃时用时约在11h左右；
降低到40℃时用时约在24h左右。
6.2 试验段结合面温度变化情况
由于过低的环境温度使得沥青混凝土心墙表面的温度散失很快，且存在各类原因引起的停工间歇期，极易造成下层温度已远降低于70 ℃以下才开始结合面预热、热铺沥青与上层料的摊铺，低于施工规范中要求的 70 ℃以上。
高程978.25上层混凝土浇筑时，表层下1cm处温度在28℃～29℃，上层浇筑后，结合面温度迅速上升，大约在40min左右，结合面下1cm处温度达到70℃。温度持续上升，约在5个小时达到最高温度，最高温度在90℃左右，最高达92.1℃。
高程978.5上层混凝土浇筑初，表层下1cm处温度在14℃～18℃，上层浇筑后，结合面下1cm处温度迅速上升，约在50min左右，结合面下1cm处温度达到70℃。而后温度略有上升，在90min左右达到最高温度，最高温度在75℃～79℃之间。
高程980.25上层混凝土浇筑初，表层下1cm处温度在14℃～18℃，上层浇筑后，结合面下1cm处温度迅速上升，约在45min左右，结合面下1cm处温度达到70℃。而后温度略有上升，在150min左右达到最高温度，最高温度在79℃～85℃之间。
综合分析：表层下1cm处温度主要受外界气温影响和保温措施影响，施工间隔期间表层下1cm处温度始终在15℃以上。
结合面下1cm处温升可通过上层高温沥青混凝土热熔作业在40min～50min时达到70℃， 随后仍有一定温升。
自气温进入0℃后，沥青心墙施工进入低温时段施工阶段，沥青混凝混合料与芯样检测统计结果见表3、表4。
表3 沥青混合料冬季施工检测结果统计
表4 沥青心墙芯样冬季施工检测结果统计
从试验结果来看，低温时段沥青混凝土采用预报结合热铺沥青方法施工后的实体各项指标均满足设计要求。
低温季节碾压式沥青混凝土施工，虽然底层沥青混凝土温度在低气温条件下散失较快，但采取相应保温措施，始终保持底层沥青混凝土温度在15℃以上，沥青混合料入仓温度控制在150℃～175℃之间，在日最低气温为-12℃条件下，采用结合面喷灯预热、热铺180℃沥青，其结合面结合程度良好，碾压式沥青混凝土的施工质量是有保证的。
猜你喜欢 心墙碾压气温 二线碾压一线的时代来了 捷尼赛思G80车主之友(2022年4期)2022-08-27基于FY-3D和FY-4A的气温时空融合成都信息工程大学学报(2022年3期)2022-07-21花扬子江诗刊(2021年3期)2021-11-11300 m级超高直心墙和斜心墙土石坝应力变形分析丽水学院学报(2021年5期)2021-10-31深冬气温多变 蔬菜管理要随机应变今日农业(2021年2期)2021-03-19被命运碾压过，才懂时间的慈悲文苑(2020年8期)2020-09-09碾转东坡赤壁诗词(2018年5期)2018-12-17北方某严寒地区水利枢纽碾压混凝土重力坝设计中国工程咨询(2016年12期)2016-01-29Therapeutic effect of okra extract on gestational diabetes mellitus rats induced by streptozotocinAsian Pacific Journal of Tropical Medicine(2015年12期)2015-10-31与气温成反比的东西小雪花·成长指南(2015年10期)2015-10-23
