水利水电工程沥青混凝土低温施工技术要点浅析

赵春

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州贵阳 550081）

1 沥青混凝土

沥青混凝土中包含沥青材料、水泥材料及矿渣砂石等材料，各种材料混合拌制在一起，形成了沥青混凝土材料。沥青混凝土经常被应用在水利水电工程施工中。沥青混凝土材料具有良好的耐久性，一般来说，制备沥青混凝土时所用的沥青材料类型主要有两种，一种为石油沥青材料，另一种为煤沥青材料。这两种沥青材料油脂含量较多，能够使沥青材料保持一定柔度，柔性沥青材料能够很好地抵御水平方向弯矩产生的应力。沥青混凝土中的骨料主要作用是承载压力，强化沥青混凝土的整体荷载水平。沥青混凝土制备过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，这些材料的自身颗粒直径较小，能够在低温环境中强化沥青混凝土材料的整体流动性和黏聚性能，与此同时，也可以避免混凝土发生泌水反应，出现骨料分离的情况。沥青混凝土将其中各种材料的自身优势进行融合，显著提升了自身结构的抗弯、抗剪、抗压水平和使用周期。

在施工中，沥青混凝土一方面能够用于路面等结构的修筑，另一方面对于路基防水施工的应用也比较常见。这主要是由于此种材料的防渗性比较突出，也因为此种特性，水利水电工程中进行防渗漏处理时经常会用到该材料，其中主要集中在坝底结构抗渗处理及土体坝体结构抗渗处理这几个方面。沥青混凝土与其他类型的混凝土相比起来，性质更加稳定，将其作为水利工程的坝体心墙材料，其自身结构强度与常规同级别钢筋混凝土结构强度没什么区别，但是，相比于常规钢筋混凝土结构发生开裂的概率却更低，因此，其在防渗方面更具优势［1］。

2 低温对于混凝土材料的影响

沥青混凝土材料与常规混凝土材料性质存在部分差异，但是，其主体结构一般都是由骨料和基体结构组成，其结构中也会存在一些比较微小的间隙，这些间隙的大小如果发生变化，就会对沥青混凝土的实际强度造成影响。此外，含水量也会影响沥青混凝土的力学属性，当湿度相对饱和的情况下，且处于低温环境中，沥青混凝土孔隙结构中的水就会凝结成冰，进而弱化混凝土结构抗拉性能。沥青混凝土中的水泥材料自身稳定性较差，如果制备材料时水灰比例较大，容易出现快速失水的情况，进而导致结构开裂。此外，由于混凝土结构内部会出现温度差、湿度差和压力差，其内部水分容易从周围向中心方向移动，导致骨料和砂浆出现分离的情况，导致部分位置出现骨料裸露和表面起灰的现象。如果此时外部环境温度较低，还会导致混凝土中水泥材料的水化反应停止，使得其中水分蒸发，影响混凝土结构强度。

3 水利水电工程沥青混凝土低温施工技术要点

3.1 施工前准备

3.1.1 施工设备与材料准备

水利水电工程进行沥青混凝土低温施工时，施工期间所用骨料加热装置、骨料传输装置、热骨料筛分设备、自动称量装置、成品运输设备、沥青加热装置及沥青脱桶装置等都要提前准备好并调试完毕，确保其能够在低温环境中顺利运行。施工队伍要根据现场低温环境对混凝土制备现场进行相对改造，以便在低温环境中也能够进行沥青混凝土的制备生产。对现场用于沥青混凝土材料运输的车辆底板及厢板部分，要加设保温装置，安装保温盖板，以防低温运输过程中沥青混凝土材料温度流失过快。在低温环境进行施工时，通常要把普通装载机设备的铲斗部分进行更换，替换成料斗装置，并且将液压系统进行改造，用于后续沥青混凝土材料的垂直运输。沥青混凝土材料的料斗装置上要安装盖板，以强化其保温效果。施工过程中需要使用的粗细骨料、天然与人工砂材料、水泥材料、填充粉料等各种材料都要提前准备充足。沥青储存设备中要提前准备足量的软化沥青材料，且材料温度要控制在160℃左右。施工人员要提前对沥青混凝土运输、摊铺及碾压设备进行性能检查，确保设备的斗门开闭是否正常、保温性能是否达标［2］。为避免低温环境中有雨雪降落到有待使用的沥青混凝土材料中，或者导致沥青混凝土施工区域积水，现场要提前制作搭建用于防雨雪的施工防护棚，确保沥青混凝土实际施工效果不受影响。

3.1.2 施工现场准备

当沥青混凝土结构施工区域两边基座表层提前喷涂的稀释沥青材料干透之后，且上摊铺的沥青玛蹄脂已经凝固，施工区域表面不存在积雪或者其他杂物时，现场要安排监理人员进行施工前检查，确认无误之后，才能正式开工。

3.1.3 其他准备

沥青混凝土制备区域距离施工现场的通道要随时保持通畅。施工前，要预留出专门的通行路线。沥青混凝土结构填筑高度需符合施工标准。施工现场要提前埋设沥青混凝土心墙监测设备。

3.2 沥青混凝土制备

制备沥青混凝土材料时，要注意如下操作要点。第一，对于混凝土中的骨料要进行加热，将其温度控制在190～200℃的范围内。如果现场使用的填充粉料没有提前进行加热，还可适当提升骨料的温度。第二，沥青混凝土出料口的温度要控制在170～175℃，如果沥青混凝土温度不超过150℃，不能应用在施工作业中，直接作废料处理。第三，制备完成的沥青混凝土材料要放入成品储存装置中，储存设备外部要加设保温层，出料口的位置要设置保温和加热装置，尽量减少沥青混凝土储存期间产生的热量损失。储存设备内部要安装红外加热装置，对内部沥青混凝土材料的热量流失及时进行补充。沥青混凝土材料的储存时间不能过长，时间过长会造成大量热量流失，变成废料，因此，要尽量缩短储存时间，在6h之内就要用完［3］。

3.3 沥青混凝土摊铺施工

进行沥青混凝土摊铺施工时，厚度控制在30cm左右。沥青混凝土如果采用人工摊铺处理的方式会降低摊铺效率，所用摊铺时间较长，因此，实际操作过程中，要借助专用机械设备来完成。施工人员使用摊铺机设备进行沥青混凝土心墙结构摊铺处理时，要提前对摊铺机设备前端安置的红外加热装置进行检测调试，确认其加热性能良好，然后才能正式开始摊铺。施工人员要先将基础沥青混凝土层面结构进行加热处理，基础层面厚度一般在10～15mm左右，将其进行加热处理时，要将温度控制在70℃左右，这样一来，能够尽量减少基础沥青混凝土接触面部分产生的热量损失。沥青混凝土入仓温度要严格控制，一般来说要将温度控制在162～170℃的范围之间。摊铺过程中要保持缓慢匀速，摊铺机行驶速度要控制在0～3m/min 的范围内。如果摊铺施工中遭遇雨雪等天气，施工现场要做好防水处理，在摊铺机前端位置要设置可移动的防水棚车辆，防水棚高度控制在2m 左右，长度控制在6m 左右，宽度控制在2.5m左右。施工期间，防水棚车辆随着摊铺机设备向前移动，棚车中要安排技术人员对沥青混凝土层面结构存在的积水进行清理，并使用加热装置将残留的水渍进行烘干处理。当防水棚车辆行驶到沥青混凝土心墙放大段区域时，要断开防水棚车辆和摊铺机设备的联系，随后摊铺机设备要继续摊铺3m 左右。基座部分要粘贴防雨布，这样基座上的积水就会顺着防雨布流向下方的过渡料中，不会造成基面积水的情况。对于现场初次摊铺完成且未经过碾压处理的混合料，需要使用耐热性良好的帆布材料进行覆盖，避免现场降雨或降雪对沥青混凝土造成影响［4］。

3.4 沥青混凝土碾压施工

摊铺过程中，要尽量避免沥青混凝土与外界环境的冷空气进行接触，避免热量流失过快。技术人员要定期对使用的沥青混凝土进行温度检测，入仓摊铺的过程中每隔10min 就要进行一次温度测量，如果温度处于合理范围内，就要及时安排碾压设备对沥青混凝土实施碾压处理。一般来说，沥青混凝土摊铺完成之后，要等到温度下降到155～158℃的范围之内进行沥青混凝土的初次碾压处理。初次碾压的过程中，要采用无振碾压的处理方式，碾压2 遍。碾压处理要尽早完成，以防止沥青混凝土表层温度下降过快影响实际碾压效果，造成表层龟裂等情况出现。此外，碾压温度也要根据外界施工环境的实际温度进行选择，当施工现场环境温度为-5℃左右时，现场进行初次碾压时，沥青混凝土的温度不能低于155℃。碾压过程中，施工人员要使用1.5t 振动碾碾压设备进行处理，对过渡料进行碾压施工时，要使用2台2.5t的振动碾碾压设备。施工期间，技术人员要先对过渡料进行1次无振碾压处理，然后对沥青混凝土进行2 次初次静碾处理；随后对过渡料进行5次振动复碾，对沥青混凝土进行3次振动碾压处理；最终对过渡料进行3 次碾压处理。碾压设备行驶速度应该控制在25～30m/min，施工人员要使用1.5t振动碾设备在沥青混凝土心墙部分静碾1次，对于混凝土层面进行收光处理，最后用2.5t 的振动碾设备将过渡料碾压1 次，并将其与心墙连接部分进行压平处理。碾压期间，对于未施工区域，要加盖保温帆布，使得沥青混凝土的整体温度始终不低于140℃，确保后续压实效果［5］。

3.5 施工质量控制要点

3.5.1 沥青混凝土储运管理

施工现场制备的沥青混凝土材料要尽量保证随制随用，不要长期存放在成品料储存仓中，沥青混凝土的最长储存时间也不要超过6h。沥青混凝土制备区域不能与施工现场距离过远，材料运输过程中，车辆行驶总时长不能超过40min。对于不具备加热装置的用于垂直运输的料斗设备，在施工期间，沥青混凝土不要在料斗内长时间停留，临时停留时间不得超过15min。

3.5.2 成品沥青混凝土保温控制

对于制作完成的沥青混凝土材料，要做好保温处理，保温措施如下。第一，用于沥青混凝土储存的设备外部要进行保温处理，储存设备内部也要加装相应的温度补偿设备。第二，对于制作完成的沥青混凝土，在水平运输设备和垂直运输设备及料斗装置中都要实施保温处理，材料运输期间要保证全程封闭，避免材料与外界接触，严格抑制热量损失。第三，现场要安排技术人员进行管理，避免施工期间出现突发事件对沥青混凝土施工造成干扰，沥青混凝土的运输流程要保持通畅，中途不得受阻，确保沥青混凝土材料在失效之前全部应用于工程施工中。当施工现场发生问题需要中断施工时，施工人员要每隔15min 对成品沥青混凝土进行温度检测，施工中断时间越长，温度检测周期就要越短，当沥青混凝土的温度低于160℃时，要将其作为废料进行处理，不得继续用于施工。

3.5.3 骨料的加热温度控制

沥青混合料拌制中，骨料的加热温度应控制在190～200℃，骨料温度超过220℃时，停止沥青混合料生产，待热料仓的骨料温度降到允许值时，恢复生产。确保沥青混凝土的出机口温度在规定的上限，上限温度控制在175℃左右。对于所拌制的沥青混合料的温度低于160℃或超过185℃的混合料，作为废料处理。

3.5.4 沥青混合料入仓温度控制

将沥青混合料入仓温度控制在165～175℃，沥青混合料入仓温度不得低于160℃，低于此温度的沥青混合料不能入仓，要将其作为废料弃掉［6］。

3.5.5 心墙基础面加热

进行低温期心墙沥青混凝土铺筑施工时，将心墙已施工的沥青混凝土层面加热至70℃左右，这样一来，可以减少摊铺时混合料与沥青混凝土接触面的热量损失。

3.5.6 摊铺后的沥青混合料碾压温度控制

严格控制土石坝碾压沥青混凝土心墙铺筑施工作业的环境温度，在气温为-5℃以上、风速为3级以下的条件下，可以进行沥青混凝土心墙施工作业。初碾温度为160～165℃，低温期铺筑作业时，要及时对摊铺的沥青混合料进行初碾，封闭摊铺的沥青混合料，确保摊铺的沥青混合料的层面结构碾压密实，防止表面龟裂现象发生。

4 结语

综上所述，通过对水利工程沥青混凝土低温施工技术进行研究，可以从根本上提高水利建设的水平，我国需对该技术不断加强关注和重视。沥青混凝土低温施工作为水利工程施工中的主要工作内容，加强对其的研究已经成为施工人员的工作重点，因此，必须加强管理，才能发挥沥青混凝土的材料性能。