碾压式沥青混凝土心墙低温施工分析

房 晨，连永秀

（新疆吐鲁番地区阿拉沟水库建设管理局，新疆 吐鲁番 838000）

1 %工程概况

新疆属温带大陆性气候。冬季长、严寒，夏季短、炎热，春季秋季节变化剧烈。年平均气温南疆为10℃，北疆准葛尔盆地为5℃～7℃，阿尔泰、塔城地区为2.5℃～5.0℃。1月份南疆平均气温比北疆平均气温高出10℃～12℃，7月份高出2℃～3℃。气温日差平均可达12℃～15℃，最大可达20℃～30℃。以乌鲁木齐市为例，一年中的平均气温（1971～2000年）见表1。

表1 乌鲁木齐每月平均气温 单位：℃

由表1可以看出，一年中有近一半的时间气温处在正常施工标准气温下，加之新疆地区昼夜温差大，这将严重影响工程的施工进度。为了加快施工进度，十分有必要研究出适合高寒地区（如新疆地区）碾压式沥青混凝土的施工方法。

经研究，增加高寒地区碾压式沥青混凝土心墙铺设施工进度和天数有如下方法：增加沥青混合料的摊铺厚度；降低沥青混凝土铺设施工的环境温度要求；每天连续铺设2～3层沥青混凝土。

2 %实验原材料及性能检测

2.1 沥青

作为沥青混凝土的胶结材料，沥青的好坏直接影响着沥青混凝土的性能。本实验选用新疆克拉玛依90#重交通道路沥青、新疆金石沥青股份公司10#护建筑沥青与独山子石油化工总厂减压渣油掺配的沥青进行对比试验，得出沥青及渣油的物理性能实验结果见表2。

表2 沥青及渣油的物理性能实验检测

结果表明：新疆克拉玛依90#重交通道路沥青的各项指标均能满足设计要求，新疆金石沥青股份公司10#建筑沥青的软化点较高，独山子石油化工总厂减压渣油的软化点较低。软化点较高延度较小适应变形能力较差，软化点较低也不宜单独作为沥青混凝土胶凝材料使用。将沥青与渣油按一定比例进行掺配，可以改善沥青混凝土的拌和性能及变形性能，使其能满足沥青混凝土工作性的要求。

2.2 填料

在沥青混凝土中掺加的粒径小于0.074mm的矿质材料叫填料。它与沥青融合可改善沥青胶凝材料的稠度，使沥青混凝土混合料具有较好的施工和易性，其微细骨料的填充作用可以有效地提高沥青混凝土的密实性、力学性能、变形性能和耐久性能。试验采用的沥青混凝土填料为新疆福海县阿山水泥厂提供的碱性石灰石矿粉，其性能检测结果见表3。

表3 阿山水泥厂矿粉性能检测

实践结果表明，采取质地坚硬的碱性岩石加工成要求细度的矿粉可以满足填料的技术要求。

2.3 骨料

沥青混凝土骨料必须满足如下要求:质地新鲜坚硬的碱性岩石，洁净、不含有机质和其他杂质，不因加热而引起性质变化，与沥青粘附性强，级配良好，耐久性好。实验采用距库区90km的石灰石矿1#料、2#料等碱性石灰石加工而成，性能检测结果如表4所示，可以看出1#料、2#料的各项技术指标均满足可以作为碾压式沥青混凝土骨料使用。

表4 骨料性能检测结果检测

3 沥青混凝土低温施工实验研究

3.1 实验条件

按实验要求进行场地平整和碾压，密实状态满足试验要求的场地。将场地分3段，各段分别摊铺沥青含量为6.5%、7.0%、7.5%的沥青混合料，每段再等分为4单元，每单元又分为盖帆布碾压和裸露碾压两部分，心墙摊铺宽度为50cm。实验时温度-5℃～5℃。

3.2 试验用的施工配合比

表5 碾压式沥青混凝土低温施工试验配合比

根据规范规定的正常气象条件下的碾压式沥青混凝土现场施工配合比，在低温条件下需要进行适当调整。调整碾压式沥青混凝土的沥青含量为6.5%、7.0%、7.5%。得到如表5所示的实验结果。

由于现场与室内试验用骨料的生产规模、破碎方式不同而造成了一定的差异。因此，现场试验用骨料需要进行级配调整，使骨料级配曲线尽可能靠近室内试验推荐配合比的骨料级配曲线。

3.3 沥青混凝土混合料温度

受诸多因素(影响因素包括入仓碾压温度受骨料级配、沥青含量、环境条件、碾压方式、混和料温度等)影响，碾压式沥青混凝土在低温施工时应根据工程实际情况进行合理选择。如可以适当提高碾压式沥青混凝土的拌和温度，即沥青温度加热到160℃～170℃；矿料的加热温度控制在180℃～190℃；沥青混和料的出机温度控制在165℃～175℃，沥青混和料入仓温度为146℃～166℃。混合料的温度过高将导致沥青的老化加速，这对沥青混凝土的耐久性和防渗性能都将产生不良影响；而混和料温度太低，沥青混凝土碾压施工后空隙率增大，从而降低沥青混凝土的防渗性能。

3.4 沥青混凝土碾压施工试验结果

施工结束后，对冷却的沥青混凝土钻芯采样，通过检测芯样，分析低温施工后的施工层及其层间结合部位的碾压式沥青混凝土孔隙率、视密度等性能试验结果，对相应的质量缺陷研究出补救措施，确定最佳低温碾压施工方案以保证施工质量。碾压式沥青混凝土低温施工研究成果见表6。

表6 碾压式沥青混凝土低温施工试验成果

从表6可以看出，在沥青混凝土施工配合比和碾压方式相同的情况下，盖布碾压仍可满足设计要求,虽然其沥青混凝土孔隙率略高于不盖布碾压的沥青混凝土孔隙率。加之盖布碾压相比不盖布碾压有诸多好处 （如减小沥青混凝土表面温度的散失，延长振动碾使用寿命等），因此盖布碾压应作为低温碾压施工的有效措施之一。

在沥青混凝土施工配合比相同的情况下，沥青混凝土的孔隙率存在一个最佳碾压遍数。在碾压遍数相同的情况下，沥青含量的增加将引起沥青混凝土的孔隙率普遍降低，而且不同沥青含量的沥青混凝土的最佳碾压遍数不同的，即随沥青含量的增加最佳碾压遍数减少，具体结果为:

（1）当沥青含量为6.5%时，120碾静碾2遍、动碾8遍+70碾动碾4遍、静碾2遍为最佳碾压方式。

（2）当沥青含量为7.0%时，120碾静碾2遍、动碾6遍+70碾动碾4遍、静碾2遍为最佳碾压方式。

（3）当沥青含量为7.5%时，120碾静碾2遍、动碾6遍+70碾动碾4遍、静碾2遍为最佳碾压方式。

4 %结语

上述试验结果表明，在-5℃～5℃低温环境条件下，选择合适的施工配合比，控制沥青混凝土混和料的入仓温度在150℃～160℃之间，用帆布在沥青混和料表面进行适当的覆盖，配备经验丰富的施工人员，按照最佳碾压遍数进行碾压，保温措施得当，对碾压后的沥青混凝土进行必要的保护，就新疆气候环境条件而言，进行碾压式沥青混凝土心墙低温施工是可行的，解决了新疆地区碾压式沥青混凝土心墙施工工期短的难题。

［1］祁世京.土石坝碾压式沥青混凝土心墙施工技术［M］.北京：中国水利水电出版，2001.

［2］张应立.现代混凝土配合比设计手册 ［K］.北 京 ： 人民交通出版社，2002.

［3］吕伟民.沥青混合料设计原理与方法 ［M］.上 海 ：同济大学出版社，2001.