浅谈沥青混凝土的优缺点

浅谈沥青混凝土的优缺点[摘要]沥青混凝土即经济又安全,而且其本质的特点是建造沥青混凝土结构完全不需要任何接缝。对那些有接缝的坝,其接缝将中断连续铺盖层,同时为了使荷载从结构的一部分向另一部分传递,则必须用密封的混合物填筑加固。与另外的某些密封材料相比,沥青混凝土提供了很高的安全度。故近些年来,采用沥青混凝土斜墙和心墙衬砌以防止土坝和堆石坝透水的工程实例正以稳定的比例增长。[关键词]沥青混凝土优缺点正文:沥青混凝土防渗土石坝有斜墙和心墙两类,从施工工艺不同有分为碾压式和浇筑式两类。由于其不透水性高,适应变形性能好,而被广泛的应用与水工防渗材料。具不完全统计,我国已建成了50余座沥青防渗的土石坝,其中斜墙30余座,心墙10余座。但真正用现代技术修建的沥青防渗土石坝,还是天荒坪抽水蓄能电站上库沥青混凝土斜墙堆石坝。坝高72m,于1997年建成,而沥青混凝土心墙土石坝,除意大利公司承包建成的高岛东西坝外,大陆上采用现代技术最早的是三峡茅坪溪防护坝,坝高104m,目前正在建设中。正在建设中的还有冶勒电站(高125m),尼尔基水利枢纽工程等。沥青混凝土心墙有碾压式和浇筑式两种。我国在20世纪70年代开始建造浇筑式心墙,比碾压式的沥青含量大(8.5%~16%),成形无须碾压,施工简便易行。我国早期应用的多是浇筑式心墙,因其可以在寒冷的天气可以施工,在东北、西北等寒冷地区使用较多,运行都属正常。近代用现代技术施工的多是碾雅士的。目前正在施工的三峡茅坪溪沥青混凝土心墙土石坝,高104m,坝顶长度1840m。心墙铺筑自1997年12月开工,在心墙底层与混凝土垫座之间的接触部位,先涂一层冷底子油,再铺一层2cm厚的沥青马蹄脂沙浆,在底部3cm高的区域内,心墙厚度从3.0m渐变为1.2m。在此过度区内采用半机械化施工方法,既人工立钢模,保温车运输沥青混凝土倒入模板内,用人工摊铺平整,拔出模板,待达到碾压温度后用震动碾将心墙连过渡料一起压实。在过渡区以上,则用自挪威引进的专用摊铺机施工。1沥青混凝土的优点1.1沥青混凝土心墙还有以下几个优点:(1)施工时间:可以以相当高的速度铺筑沥青混凝土,因此是经济的。沥青混凝土一经压实,立即可以防水,特别是在潮湿的季节施工时,这点非常重要。(2)生理的适宜性:沥青在生理方面完全适宜于饮水,从水质卫生的观点来看,对其应用于水库完全没有异议。(3)抗冻性:因为沥青混凝土具有极小的孔隙率,因此就没有水进入这些构件的机会,所以冰冻作用不会影响到沥青材料,故沥青构件不需要防水保护。(4)冰冻时期的铺筑:如果铺盖层的厚度适当,在零度以下都可以铺筑沥青混凝土,这就允许在高海拔的地方有较长的施工工期,这点特别适用于新疆。还需特别注意的是为使拌和温度适当,有时有必要在现场设拌和楼,这样可以避免过高的拌和温度。过高的拌和温度将导致过早的过渡变硬。过长的运输时间也可能造成过渡变硬。1.2从受力的方面来说,沥青心墙还有以下几个特点(1)动力冲击:心墙完全不受外部巨大的主动力的影响。(2)短的接触面:沥青混凝土心墙与不透水的底层土接触面通常是较短的。因此,比较经济。(3)只有压应力:为了获得有利于坝体稳定的条件或对底层有更他、压实的接触面,心墙就可以是垂直布置或倾斜布置。(4)底土层的吸收作用:由于沥青混凝土的可塑性,沥青混凝土心墙可以在不减少坝体稳定的条件下可靠的吸收掉由于坝体超载的增长和在各种厚度的变形的冲击层随蓄水而引起的底层土位移。(5)心墙下游:倘若需要排水墙以减轻渗漏水压和向下游排走渗漏水,可在铺筑层施工时,借助适当选择下游支承过渡区的材料,为沥青混凝土设置一个排水墙。(6)汇集渗漏水:不需要任何巨额附加费用,通过廊道和管将渗漏水导至下游。(7)裂缝自愈效应:如果由于力的作用,心墙发生渗漏,沥青混凝土的可塑性能使其裂缝子愈。利用向上游支承坝体的过渡区灌浆,可以修复破损的断面。(8)地震作用:在地震区可以将沥青混凝土设计的可塑性强,使可能产生的任何裂缝很快的子愈。(9)水力劈裂:作为密封材料,沥青混凝土由于掺有沥青胶粘剂,具有较强的粘性。水库中的水在水头的作用下,可以通过由于地震作用在心墙内形成的空隙和裂隙而渗漏。且沥青混合物中的细料不可能被水冲走,因此,不可能使这些材料产生水力劈裂。(10)同时铺筑回填土和心墙:在经济、安全的前提下,当坝体升高时,填筑可以先行开工并随填土面的上升继续进行。(11)溢流:在相应的填筑材料的前提下,沥青混凝土心墙坝能承受较高的溢流速度。(12)沥青混凝土心墙与天然混合料心墙在坝的添筑期间,其切向变形的差别是很小的。随着压力的增加,天然材料的剪切变形比沥青混凝土要大。因此,高坝沥青混凝土心墙比天然料心墙对支撑体施加的侧压力小。(13)沥青混凝土在很大的剪切变形情况下不会破坏,实验表明,在发生14%的压缩变形和6%的侧向变形的情况下依然保持防水性。这种性能对于V形谷大坝可能发生不均匀沉陷是很有意义的。2沥青混凝土心墙和沥青混凝土斜墙在比较的优点(1)气候影响,可以使用性能较差的沥青或渣油,建成后也不易受冰冻、风浪、浮托力或机械的损伤。(2)常只有一层,比斜墙施工简单,施工设备也简单。(3)心墙与坝基齿墙或岸坡连接较移。(4)防爆性好,抗震性好。(5)坝体沉陷对心墙影响小,而对斜墙影响大,易使斜墙开裂。(6)心墙与坝体同时施工,可以早蓄水。3沥青混凝土心墙坝的缺点和问题任何东西都有两面性,沥青混凝土心墙坝也有其缺点,主要如下:(1)只有下游坝体承受水压力,如坝下游是堆室的话,坝坡比自然安息度大,工程量就比斜墙大。(2)心墙与坝体同时施工,影响坝体填筑速度。(3)青混凝土的高温流淌、低温冻裂以及坝体和各种连接部位的不均匀沉降而引起的断裂、塌坑等问题。前两者主要是沥青品质不好,含蜡量高,加以配合比不当所致。施工中加热温度偏高,促使沥青加速老化也是主要原因之一。目前已有品质较好的国产石油沥青,并用导热油加热,这种情况当可改善。不均匀沉降引起的断裂主要发生于定向爆破、抛填堆石等变形量偏大的情况,或地基软硬不均匀的变化界面等处,在碾压堆石的情况已可基本避免。(4)沥青混凝土的性能测试方法缺乏标准。由于沥青混凝土性能受配比、温度、加荷速率等诸多因素的影响,试验成果受试验方法影响较大,国内还没有一个试验规程,使成果难以比较。对沥青混凝土防渗的土石坝,其应力应变分析方法及参数取值很难与实际工况相拟合,用非线性弹性或是黏弹性分析方法还不成熟,也是阻碍沥青混凝土防渗石坝发展的因素。(5)施工机具和施工队伍。沥青混凝土施工需要专用机械和专门队伍。施工机具包括沥青混凝土制备、运输、摊铺及碾压等部分组成。虽然,沥青施工设备国产化进程已经有了不小的进展,国内也建立了一批长期从事沥青混凝土研究的专业梯队。但和国际还有一定的差距,还需要进一步完善。