关于高寒地区采用沥青混凝土防渗面板的质量控制

.关于高寒地区采用沥青混凝土防渗面板的质量控制赵弟明（山西省水利水电工程建设监理公司，太原030002）摘要：西龙池抽水蓄能电站上水库采用沥青混凝土面板防渗，文中简述了沥青混凝土防渗面板施工对原材料、现场摊铺温度、碾压遍数等一系列施工工序的质量控制，并对控制的重点和难点进行了详细描述。关键词：高寒地区沥青混凝土防渗面板质量控制中图分类号：TV523文献标识码：B1概述沥青混凝土防渗面板工程始于20世纪30年代，我国用沥青混凝土进行土石坝防渗处理从70年代开始。由于沥青混凝土具有防渗性能高、变形性能好、抗震能力强和对水质污染小等优点，近年来我国采用沥青混凝土防渗面板的工程数量逐渐增多，但在高寒地区真正采用沥青混凝土防渗面板却是一个新的课题，在此之前，如何对其进行质量控制，国内尚缺工程经验和系统的试验资料。本文以西龙池抽水蓄能电站上水库采用沥青混凝土面板防渗为例，系统介绍该工程按照规范要求结合室内与现场试验所确定的主要材料的技术性能指标、工艺规程及施工过程控制指标和工程施工的实际控制情况。西龙池抽水蓄能电站位于山西省忻州市五台县境内滹沱河左岸封顶的西龙池村，电站总装机容量为1200MW（4×300MW），电站建成后并入山西电网，担任系统调峰、填谷、调频、调相及事故备用等任务。上水库总库容为469万m3，下水库总库容494.2万m3。上水库库盆全部采用沥青混凝土面板防渗，防渗总面积约21.57万m2，其中库岸及坝坡约10.18万m2，库底约11.39万m2，相应沥青混凝土4.6万m3，铺筑最大斜坡面长约77m，库、坝坡度约为1:2.0；下水库库内坝坡和库底采用沥青混凝土面板防渗，库盆总防渗面积约17.73万m2，其中沥青混凝土防渗面板约10.88万m2，含斜坡6.845万m2，库底4.035万m2，相应沥青混凝土2.36万m3。铺筑最大斜坡面长121m，坡度为1:2.0。该地海拔1494.5m(上库)，历史极限气温达-35℃，属较典型的高寒地区。2沥青混凝土防渗面板材料技术指标及质量控制沥青混凝土防渗面板使用的主要原材料有：沥青（包括改性沥青）、骨料、掺料、加强网格等。2.1沥青在沥青混凝土中，沥青材料作为沥青混凝土的胶结材料，其物理化学性质直接影响着沥青混凝土的性能的好坏，目前,国内外所用沥青主要为石油沥青，沥青的技术性能主要以针入度、软化点、延伸度三项指标评定。在西龙池上水库工程上，使用的是两种沥青，一种为普通沥青，一种是经过改性的沥青（即改性沥青）。普通沥青使用部位包括整平胶结层、库底防渗层、库底封闭层与混凝土接头等；改性沥青使用部位为斜坡防渗层和斜坡封闭层。其技术指标要求见表1。表1普通、改性沥青技术指标要求检测项目针人度25℃延度软化点脆点薄膜烘箱试验（163℃，5h）质量损失软化点升高点针入度比（25℃）延度15℃4℃15℃4℃单位0.1mmCmCm℃℃%℃℃%CmCm技术指标普通沥青70~100≥150≥1045~52＜-10≤0.6≤5≤-7≥68≥100≥7改性沥青70~100≥150≥1045~52＜-20≤1≤5≥55≤-18≥100≥25.经检测，普通沥青各项指标均满足技术规范要求；而改性沥青具有较好的低温性能，高温延度与技术标准要求有一定差距，大于100cm符合率79％，最小值为85.4cm，经设计单位初步核算，对本工程要求的沥青混凝土性能无较大的影响，且其余指标均满足技术规范要求，因此同意使用。2.2骨料骨料分为粗骨料，人工砂，河砂三种。人工砂由破碎后的骨料收集而成；天然砂为水洗砂；粗骨料由破碎后加工成的19～16mm，16～9.5mm，9.5～4.75mm，4.75～2.63mm四个级配组成，经三方检测各项指标均符合技术规范要求，合格率100%，其技术指标要求见表2。表2粗骨技术指标要求检测项目超逊径%坚固性粘附性吸水率%针片状含量%抗热性19-1616-9.59.5-4.754.75-2.36超逊超逊超逊超逊技术指标≤10%≤10≥4级≤2≤20无变化2.3加强网格加强网格采用聚酯网格，经检测各项技术指标均满足技术规范要求，其技术指标要求见表3。表3加强网格技术指标序号项目单位技术指标备注1单位重量g/m2＞2602网孔尺寸mm约303最大拉力负荷kN／m＞50纵、横向4断裂伸长率％10～15纵、横向5耐热性℃＞190材料性质稳定6收缩性%约115min，190℃2.4矿粉掺料：矿粉采用石灰岩粉，经检测各项指标均满足技术规范要求，其技术指标要求见表4。表4矿粉技术指标要求检测项目级配（%）（水洗法）密度g/cm3含水率%0.6mm0.15mm0.075mm技术指标10095≥802.6≤0.53工程施工质量控制施工进入大规模摊铺阶段后，需要控制沥青混凝土的摊铺温度、碾压遍数及接缝的处理。3.1现场摊铺温度的控制沥青混凝土摊铺温度和碾压温度对防渗层质量影响很大。在现场摊铺碾压时必须严格按技术标准进行温度控制，摊铺作业时，应对所摊铺的每一条带都进行温度测量控制，避免出现不符合摊铺温度和碾压温度的现象。温度测量可选用便捷式插入式数显温度计。根据技术规范和试验所确定的摊铺、初碾、次碾和终碾的施工温度控制标准及现场控制情况见表5。表5各次沥青混凝土碾压的温度控制标准项目防渗层整平胶结层改性沥青混凝土沥青混凝土摊铺温度（℃）150～180140～170140～170初始碾压温度（℃）＞140＞130＞120.次次碾压温度（℃）＞110＞110＞100终碾温度（℃）＞90＞90＞903.2现场碾压次数的控制碾压控制次数及工艺标准见表6。表6碾压温度与碾压遍数工艺表项目初碾次碾终碾遍数方式遍数方式遍数方式库底整平层2静碾2前静后振2静碾斜坡整平层2静碾2前静后振2静碾库底防渗层2静碾6前振后静2静碾斜坡防渗层2静碾6前振后静2静碾3.3接缝处理根据技术规范要求，分为冷缝和热缝（接缝温度大于90℃的为热缝，小于90℃的为冷缝）。在现场施工中，要将接缝做成45o角，且在已摊铺成型的接缝条幅上，拓宽碾压10～15cm。3.3.1热缝的处理对于高于140℃的热缝，其碾压方式与普通区域相同。对于139～90℃之间的热缝，由于其缝面温度低于沥青混合料粘结的最佳温度，故在摊铺施工前，需要使用悬挂在摊铺机上的红外线加热器进行加热，加热范围通常是接缝面及相邻的10cm的水平区域。3.3.2冷缝的处理冷缝的出现主要是由于每天的施工限制和突变的天气状况或机械状况造成的。对于冷缝的处理方式为：先将接缝上存在的杂物清理干净，然后涂一层冷沥青涂料，再使用悬挂在摊铺机上的红外线加热器进行加热，加热范围通常是接缝面及相邻10cm的水平区域。如果是横缝，则采用人工加热。使加热后的冷缝温度提升到70℃左右。3.3.3与常规混凝土结构间的接缝在与常规混凝土部位相连接处，采取如下步骤：首先使用切割机将混凝土上突出的钢筋切除；其次人工用锤子对混凝土表进行凿毛处理，采用钢丝刷和压缩空气清除所有附着物，并将混凝土表面加热烘干；再将所有与塑性材料接触的混凝土表面喷刷或涂刷冷沥青材料，涂刷量约0.4kg／m2。待其干燥后，在混凝土表面均匀铺一层厚度为3mm的沥青玛蹄脂塑性过渡料。4现场控制的重点与难点4.1人工摊铺区质量控制在上水库人工摊铺区上，主要集中在进出水口处的人工摊铺区。该部位是常规混凝土与沥青混凝土的衔接部位，是一个绕进出水口周边廊道成V字型的部位。首先应按照与常规混凝土接缝处理的方式，清理干净，然后利用人工进行了10cm厚的整平胶结层的摊铺工作（振动碾碾压），其次在上面进行沥青砂浆的填充；再在沥青砂浆上面进行5cm厚的加厚层施工（此时由于沥青砂浆的流动性，需用小型的碾压设备进行碾压，大的振动碾已经不适应，容易造成沥青混凝土的变形）；加厚层施工完毕后再进行加强网格的铺设，随后是防渗层的摊铺与正常碾压。这里一定要注意对常规混凝土的清理、涂刷冷沥青涂料等工作程序，每一道工序完成后经确认合格，方可进行下一道工序施工。4.2低温季节施工质量控制由于西龙池属高寒地区，冬季施工的温度控制成为控制质量的一个重点。进入10月份以后，严.格执行技术规范上要求的防渗层和整平层5℃以上施工与封闭层10℃以上施工的原则，要求开仓温度大于5℃，日平均气温大于5℃。现场采用以下措施：在摊铺机上安装加热器，将红外加热器安装在距摊铺表面60cm处，摊铺前首先进行加热，测得表面大气温度加热后可达15℃以上，摊铺表面温度加热后可达20℃以上，这样摊铺表面的气温就能满足规范要求的10℃。经现场测试，日最低气温经常在凌晨5-7时，日最高气温在中午12-14时。每日开仓时段通常选在早8-10时。进入12月份每天气温高于10℃的时间很短，不能满足施工要求。5摊铺完成后的芯样检测取芯检测是沥青混凝土碾压成型后，进行的有损检测项目，以斜坡防渗层为例，其检验项目和结果见表7。表7沥青混凝土斜坡防渗层芯样性能检测表部位项目密度（g/cm3）孔隙率（%）渗透系数(1×10-8cm/s)膨胀（%）水稳定性冻断温度（℃）弯曲应变（%）拉伸应变（%热稳定斜坡防渗层检测组数18183312220最大值2.3982.20.5270.47/-38.925.441.71/最小值2.3550.50.4970.36/-42.73.771.52/平均值2.3661.790.5160.43116.6-40.814.601.615/合格率100100100100100100100100/从芯样检测结果分析，按上述材料及施工工艺所完成的沥青混凝土防渗层完全满足规范要求。山西西龙池抽水蓄能电站水库采用沥青混凝土防渗面板，取得了很好的效果，为沥青混凝土防渗面板在高寒地区推广应用，提供了一个可供参考的工程实例。作者简介：赵弟明，男，1982年生，2004年毕业于山西农业大学，助理工程师。[收稿日期：2008-10-13修回日期：2008-10-14]OnQualityControlofAsphaltConcreteSeepageControlFaceslabinFrigidZoneZHAODi-mingAbstract:TheasphaltconcretefaceslabisusedforseepagecontrolintheupperpondofXilongchiPumpedstoragePowerstation.Inthispaper,thequalitycontrolinconstructionasphaltconcreteseepagecontrolfaceslabinaseriesofconstructionproceduressuchasrawmeterialexamination,placingtemperaturecontrolinsiteandrollercompactiontimesisintroducedbriefly,thefocalanddifficultpointstocontrolqualityarenarratedindetail.Keywords:frigidzoneasphaltconcreteseepagecontrolfaceslabqualitycontrol