低温环境之沥青混凝土碾压层面特性试验概述

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1、低温环境之沥青混凝土碾压层面特性试验概述第1章绪论1.1研究背景及意义沥青混凝土作为一种建筑材料，它具有一些特殊的性质：首先是具有很好的防渗性能，渗透系数小于10-8cm/s，几乎完全不透水；其次是适应变形能力强，具有较大的延展性和很高的耐久性；再则是裂缝自愈能力比较强，当达到一定温度时，它又接近于熔融状态，很便于修补；此外它还具有很好的抗冻性、铺筑厚度适当可在零度以下施工等优点[1-3]。它的这些特性对于水工建筑物非常有利，因此被广泛应用于水利工程中。沥青混凝土心墙在寒冷气候条件下施工主要有浇筑法和碾压法[4]，王显艳等曾采用振捣式的方法对

2、尼尔基沥青混凝土心墙进行施工[5]，西安理工大学在重庆市黔江洞塘沥青混凝土心墙工程中也曾采用挤压式进行过沥青混凝土心墙施工试验。尽管沥青混凝土心墙的施工形式有很多种，但是由于碾压式沥青心墙一般不会离析分层、施工质量容易控制，已有50多年的工程应用经验，近年来研究也比较成熟，因而应用较多。全世界150座已建的沥青混凝土心墙坝的绝大多数采用的是碾压式，至今没有一座碾压式沥青混凝土心墙出现漏水[6-7]。碾压式沥青混凝土心墙的施工大多数都是在温带地区进行的，但如果遇到来年汛期防洪度汛、大坝工期等要求时，碾压式沥青混凝土心墙就需要在低温环境下进行施工

3、。沥青混凝土心墙目前的施工方法一般为热施工，施工时采用连续分层浇筑，在低温环境条件下沥青混凝土散热速度加快，当铺筑上层热料时，若出现施工中断（气温过低、沥青混凝土拌合站机械故障等情况），使沥青混凝土心墙的层面温度经常会低于《水工碾压式沥青混凝土施工规范》(DL/T5363-2006)中：碾压沥青混凝土心墙施工时，沥青混凝土表面加热到70℃以上，方可铺筑沥青混合料的规定[8]。工程中即使增加配合比的沥青用量且采用红外线加热法和喷灯烘烤法，结合面温度也很难保持在70℃以上，并且红外线加热法只是将表层沥青温度升高，而喷灯烘烤法很容易造成表层沥青局部

4、老化。1.2国内外研究现状碾压式沥青混凝土心墙的沥青含量通常在6.0%～7.5%（总重比），大约是浇筑式沥青混凝土心墙的沥青含量10%～15%（总重比）的一半。与浇筑式沥青混凝土心墙的施工工艺相比，唯一不同的是最终压实是用振动碾压实。因为沥青混凝土心墙的施工是热施工，沥青混合料的温度通常在140℃～180℃之间，在寒冷地区低温环境下散热快且热损失大、燃油消耗量大，导致施工成本加大，因而沥青混凝土心墙尽可能在气温较高的条件下进行施工。如因围堰和大坝拦洪度汛需要或工期要求，沥青混凝土心墙在配合比和施工工艺上采取一定的措施，也可采用碾压式在低温环境

5、下施工。在气候温和地区的沥青混凝土心墙坝几乎都采用碾压式，而且在寒冷的挪威和加拿大也采用碾压式修建沥青混凝土心墙坝。党河沥青混凝土心墙砂砾坝是中国第一座碾压式沥青混凝土心墙土石坝，位于甘肃省敦煌县，完建于1974年[10]。党河坝所处地区气候条件恶劣，最低温度可达-28.5℃，多年平均气温约为10℃；冻土深度为144cm，最大风速为20m/s；年均降雨量为38.1mm，年均水面蒸发量为1673.5mm。党河水库大坝设计原主坝高58m，坝顶长度304m，坝顶宽7m，坝底宽313m。工程分两期施工，一期工程坝高59m，沥青混凝土的矿料由天然砾石和

6、粗砾碎石组成，填料为8%～11%的粉砂，沥青含量为7.8%～8.5%（总重比）；二期主副坝加高沥青混凝土心墙的沥青含量为7.8%，压实采用小型振动碾压实，大坝坝高达74m。为了加快施工进度，党河沥青混凝土心墙坝在冬季寒冷季节也进行了施工，降小雪时将雪扫除后进行施工。.第2章沥青混凝土原材料及配合比的确定2.1原材料的基本性质试验用来配制沥青混凝土的矿料包括：粗骨料为石灰岩破碎所得，经过筛分后得到颗粒大小为2.36～4.75mm、4.75～9.5mm及9.5～19mm；细骨料由碱性石灰岩加工而成，颗粒大小为0.075～2.36mm；填料由石灰石

7、研磨成石灰石粉所得。沥青为施工单位送至试验室的新疆克拉玛依道路石油沥青（70号A级）。在水利工程中心墙沥青混凝土拌合时在选取沥青时由于水工沥青产量少，而且价格较贵，运输、供销都存在问题，难以满足水利工程的实际需要，主要还是采用道路沥青。而且A级道路沥青的技术要求与面板和心墙设计规范中水工沥青混凝土对所用沥青的技术要求相比，各项技术指标互有高，但低较为接近，而且A级道路石油沥青的技术要求更全面，使得这种沥青的高低温综合性能都优良，可以用于各个等级的道路修建，适用于各种场合和层次，也易于与国外沥青标准接轨。综上所述，选定中国新疆克拉玛依70号（A

8、级）道路石油沥青来配制本次试验的沥青混凝土。沥青检测后的技术性能见表2-1，其各项性能指标均可以满足规范要求。.2.2沥青混凝土配合比的确定水工沥青混凝土配合比的设