刍议水利工程沥青混凝土低温施工

摘要：沥青混凝土具有很好的防渗性能及适应变形的能力，但同时，沥青混凝土本身对温度高度敏感（高温液化，低温固化），作为传统的水工材料，因其低温抗裂能力不足而频繁导致的水工结构问题也非常突出。因此，在水利工程沥青混凝土设计与施工中，必须把对低温施工对工程安全性的影响予以充分重视。为此，本文根据沥青混凝土的特性以及现有水工结构防渗工程的技术特点，总结水利工程汇总沥青混凝土防低温施工技术，以期为实际工程设计与施工提供参考。

关键词：水利工程；沥青混凝土；低温施工；防渗；抗裂

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1. 背景分析

沥青混凝土由于其柔性及非常良好的防渗性能，高效的变形能力，一般常用于公路等交通设施等作为水工结构物防渗体。 因而，对一些有着不均匀受力的水工工程来说， 沥青混凝土的优点是其他防渗材料难以比拟的。 但是，沥青是一种对于温度非常敏感的材料，在20 ℃~40 ℃左右几乎呈现固态，但是在高温条件下一般呈现为液态。

沥青混凝土的温度敏感性也是显而易见的。以现在我国国内沥青混凝土的水平来说，在低温下，其抗裂性能非常不突出。 不论是在施工期还是运行期，结构整体的安全性与其低温抗裂能力有着直接的关系。在我国北方，尤其是东北三省，低温下进行沥青混凝土铺设，发生缩裂现象时，必须解决低温施工对沥青混凝土工程的影响。

2. 国内外研究背景

水利水电工程中的沥青混凝土技术应用和研究兴起于20世纪20年代，在法国、德国、美国、挪威、西班牙、俄罗斯，以及其他国家大面积的推广之后，已经形成了一组比较成熟的碾压技术； 自20世纪70年代， 中国也开始在水利水电工程中应用沥青混凝土技术，目前已经建成了沥青混凝土护面工程（北京半成予水库，陕西正岔）；沥青混凝土防渗工程（湖北车坝水库，辽宁碧流河水库）；沥青混凝土防渗墙坝（吉林白河坝，甘肃党河水库）等。 这些工程的产生为我国的水利沥青工程技术积累了很多宝贵经验。尤其是在三峡沥青混凝土防渗坝及浙江抽水蓄能电站上层的沥青混凝土工程都分别引进了相关技术。 机械化施工程度已达到了国际先进水平，并培养了一大批专业技术人员。

在水工沥青混凝土工程中， 一般可将防渗的主体心墙分为以下几个部分：①浇筑式沥青墙（导管浇筑，立模浇筑）；②装配式沥青墙；③碾压式沥青防渗墙；④其他类型的沥青防渗墙，比如说填石性的沥青防渗墙，拼装式的沥青防渗墙等。

3. 低温环境对于沥青混凝土强度的影响

沥青混凝土和一些常见的混凝土略有不同，但主体部分也由基体和骨料构成， 其中也含有一些微小的孔隙。 这些孔隙中的一些物质将会对沥青混凝土的组成造成非常重要的影响， 其混凝土的强度也随之发生一定的改变。 在水的存在下，沥青混凝土的一些力学性质也会发生一定的改变。 在饱和湿度下，水泥石中胶体之间的拉伸能力将会在自由水的作用下降低，使得宏观性能进一步下降；在低温条件下，孔隙中的自由水将会进一步结成冰， 所以沥青混凝土的拉伸能力和抗压强度将会增加。 然而，沥青混凝土自身的抗拉能力要比抗压能力稍弱， 因结冰现象一般不会使沥青混凝土的抗拉能力增强， 但是对增强抗压能力有非常明显作用。 当温度开始回升时，孔隙间的冰开始融化， 沥青混凝土之间的力学强度将会明显的降低。沥青混凝土中常含有活性的掺合料如：硅灰、粉煤灰等， 这些活性物质的掺入能对部分水利的副作用以遏制。 除此之外，由于其加入的活性物质颗粒相对较小， 所以在低温条件下可以改善混凝体搅拌过程中的流动性。 一方面可以增加沥青混凝土的低温粘聚能力，另一方面，可以减少泌水和骨料的分离。当钢筋遭遇长期的氧化后， 受到锈蚀的钢筋会体积上会产生膨胀， 这样直接导致混凝土在主筋方向上或箍筋方向上产生裂缝。 水泥具有安定性较差的缺点， 而混凝土较大的水灰比造成了早期强度低的特点，快速的失水会导致其产生开裂现象，结构疏散与水分转移。 由于混凝土内部自身的压力、温差、湿度差等因素， 内部的水分从边缘往中心移动形成空隙。 所谓的“表面起灰”就是砂浆和粗骨料相互脱离，出现表面起灰和骨料的情况。 导致表面起灰的原因是由于混凝土混合物水灰比太大，离析、泌水情况严重，再加上较低的养护温度，使得水泥水化停止，最终导致混凝土水分蒸发、结晶腐蚀。 混凝土硬化后， 如果有某种外来的溶液通过毛细管的作用渗到混凝土表面，当其表面的水分被蒸干后，就会直接影响混凝土与饰面层的结合情况。

4. 低温下沥青混凝土安全施工措施

4.1心墙混凝土基座浇筑

心墙混凝土基座浇筑的工程在进入冬季施工阶段后， 需要按照不同的施工工艺方法及部位采取不同的安全措施。 ①在坡段浇筑施工过程中， 施工模板、 钢筋及施工工具等的放置位置应选在较稳定的地方，并需做好防滑工作，对于一些有危险部位放置时还要加置辨识牌。 ②冬季拌和站需要加强检修频率，以保证拌合站安全运行，同时也要注意冬季的行驶安全；对暖棚内的煤炉也要加强管理，避免发生火灾及煤气中毒等情况。

在沥青混凝土施工防渗心墙施工之前，还需进行沥青混凝土室内配合比试验、现场摊铺试验以及碾压试验等，从而最终确定沥青混凝土防渗心墙施工的配合比及各项工艺技术参数。以碾压式沥青混凝土防渗心墙的施工为例，其主要采用水平分层、全轴线不分段的连续摊铺碾压法。沥青混合料的铺筑主要利用摊铺机进行摊铺，对于摊铺机铺筑不到的部位，则辅以人工铺筑。 施工分层厚度即为压实后的厚度（约 20 cm）。 只有当前一施工层的质量检测满足施工要求时方可进行后一层沥青混凝土防渗心墙的施工。在冬季，沥青混凝土防渗心墙则采用砂砾石料将其覆盖过冬， 覆盖层厚度必须大于冻土深度 10 cm，覆盖断面采用梯形断面，顶宽 3.0 m，底宽 6.0 m，先在沥青混凝土防渗心墙表面覆盖帆布，再在其上覆盖砂砾石。

4.2坝体填筑低温时，对坝体填筑工程来说，机械设备投入量大的情况之下， 相关部门必须选购好低温下的燃油和油，必须注意车辆的安全性。 机械队加强燃油机械设备的维护保养， 使发动机处于良好状态下工作，加强检测，防止油料渗漏；对于机械保养中的废水废油，经过油水分离器处理后排放；发动机启动后要慢速运转一段时间，待水温上来后再加负荷。 此外要加强检查，及时发现问题，排除隐患。对于日常保养工作，避免人为事故的发生，确保设备正常运转，保证冬季施工的正常进行； 定期对机械设备进行安全检查，对存在安全隐患的设备及时进行修理；对于降雪道路结冰时， 施工道路应及时清扫和铺砂砾的办法，必要时需给车辆安装防滑链。

4.3灌浆施工

需要有两名两班制的专职清洁人员在灌浆施工区，以便能够对岩粉水泥的浆液、墙面和台车工作区进行及时冲洗， 在工作面上严禁有岩粉水泥浆液沉积，以免引起冻结；工区文明生产要严格按照要求，将废渣堆放要在指定地点， 在边坡心墙面灌浆作业时要注意钢爬梯上下交通安全； 严格按施工区安全文明生产要求布置施工灌浆管路和风、水、电，接头连接情况；污水站和集水坑需要在四周增加钢围栏，为防止冻结产生并及时抽排， 用喷灯和煤炉对灌浆保温时，要加强管理，要有专人看护钻机，加强现场巡视，不允许操作工私自离开。 加强文明施工力度，整齐布置风、水、电的管路，钻具的固定和拉锚的位置在斜坡段灌浆时要进行定期检查和验收， 绝对不允许在结冰部位施工。

5. 总结：

与常温或高温条件相比，低温条件下进行沥青混凝土的施工，最主要的是要把握好温度控制关。 出机口温度宜控制在 170±5℃以内，入仓温度需控制在（150~160）℃左右，另外，在混合料运输过程中尚需做好保温措施，确保温度损失在可控范

围之内。 沥青混凝土构造物在冬季还需做好养护工作，以免其遭受冻害。

参考文献：

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