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摘要: 在现代水利工程建设中，沥青砼心墙施工技术已经得到广泛的应用。本文对水库大坝沥青砼心墙施中存在的问题进行了分析，并提出了解决方法。
关键词: 沥青混凝土心墙；拌合；摊铺；碾压?
1、工程总体概况?
该工程是水库正常挡水位约3000m，总库容约8.7亿m3，电站总装机150MW。枢纽建筑物由拦河坝、导流泄洪洞、引水发电洞和电站厂房组成，大坝为沥青混凝土心墙砂砾石坝。?
2、大坝分区简介?
大坝设计总长度为410m，设计高度为76m，坝基心墙基座高位为2890m，坝顶高程为2966m。坝体由沥青砼心墙、过渡区、灌浆廊道，砂砾石区组成的，坝体防渗体采用沥青砼心墙下接砼防渗墙结合砂砾石帷幕灌浆的垂直防渗型式。沥青砼心墙位于坝轴线上，心墙底部部厚度1.2m，顶部厚度0.6m，整体阶梯状上升，心墙底部坐落在砼基座上，心墙与基座接触面上铺设沥青玛蹄脂。位避免沥青砼心墙与坝壳料两种材料之间刚度相差比较大的突然变化，在沥青砼心墙上下游设置过渡层，上游过渡层厚度3m，下游过渡层分（Ⅴ-1区）和（Ⅴ-2区），Ⅴ-1区过渡层宽度3m，Ⅴ-2区过渡层▽2905.00高程以下宽度5.4m，Ⅴ-2区过渡层▽2905.00高程以上宽度3m，过渡层外侧为坝壳砂砾石料。?
3、主要设计指标?
沥青混凝土心墙设计指标为：容重大于2.35t/m3，孔隙率小于3%，渗透系数小于1×10-7cm/s。?
4、在施工过程中常见的几种质量问题及处理措施?
沥青混凝土的摊铺施工过程是一个复杂的系统工程，哪一个环节出现问题，如拌和设备、运输设备、摊铺及碾压设备的故障，施工工艺控制过程中的各种人为的及非人为的影响因素，都会造成沥青混凝土的质量缺陷。?
工程施工中，出现各种质量缺陷是不能完全避免的，也不能回避的问题，更不能掩盖问题，要正确地对待出现的问题，认真分析缺陷产生的原因及其危害性，采取切实可行的处理措施，消除施工缺陷，不给工程留下任何的隐患，保证工程的整体安全。?
沥青混凝土摊铺施工的质量缺陷可以分为两大类，第一类为沥青混凝土产生表面裂缝，第二类为通过检测沥青混凝土孔隙率、渗透系数等力学性能指标达不到设计要求。?
4.1沥青混凝土表面裂缝?
沥青混凝土施工过程中，表面可能形成一些横向、纵向、混合裂纹或裂缝，也可能产生龟裂现象。其裂纹或裂缝有长有短或深或浅，长可达1～1.5m连通裂纹，短则1～2cm；深可达1～3cm，浅的约0.1～1mm。裂缝的出现虽然不是我们希望看到的，但也没有必要害怕和紧张，只要对其产生的原因进行分析研究，不留工程隐患，同时采取有效措施进行预防，就可以保证沥青混凝土摊铺施工的整体质量。?
（1）沥青混凝土表面裂缝的分类及成因?
沥青混凝土的表面裂纹，根据其成因，可分为以下几类：?
A.质量裂缝?
质量裂缝是施工过程中由于施工质量控制工艺偏差不能满足要求而造成的施工缺陷。质量裂缝产生主要有以下几个方面的原因：?
当沥青混凝土的配合比发生了较大的误差，如沥青含量远远小于预定值，矿粉的用量远远大于预定值，使沥青混合料的内在因素，无法使其在正常碾压情况下达到理想的压实度，颗粒之间的内摩擦力较小，无法形成密实结构，沥青混凝土制品表面形成大量裂纹；?
施工过程中，由于沥青混合料矿料加热温度不够，沥青与矿料的粘聚力变小，这样沥青混合料在摊铺碾压后，沥青混凝土表面将产生很宽很深的贯穿性裂纹；?
另外，沥青混合料在摊铺碾压后，长时间未能实施碾压，进行碾压施工时，沥青混合料温度偏低，在此情况下碾压，同样会形成表面裂纹。?
质量裂纹一般为贯穿性裂纹，裂纹较深，可达3cm，是沥青表面裂纹中性质最严重的一类裂纹。?
B.温度裂缝?
在沥青混凝土施工过程中，沥青混凝土的配合比及施工工艺控制正常的情况下，由于气温的骤降而使沥青混凝土制品表面形成的一类裂缝可称为温度裂缝。?
从沥青混凝土心墙施工的气候条件、现场施工及检测成果分析，此类裂缝产生的原因大致如下：?
由于天气原因，如突降暴雨，积水浸泡心墙，心墙强度多次骤降骤升，形成温度应力、强度应力是沥青混凝土表面裂缝发生的主要原因。?
温度裂缝一般可分为四种形式：?
贯穿式：基本横向贯穿心墙。?
半贯穿式：以心墙中心线为界，分布在心墙两侧。?
密布式：于心墙一定长度范围内存在数条裂缝密布。既有贯穿裂缝，又有半贯穿裂缝。?
各种形式的裂缝宽度，长度不等，宽度一般为0.1～2mm，深度一般为0～10mm。?
C.其它裂缝?
一般裂缝是由于施工工艺造成的，主要是由于沥青混凝土过碾，表面形成一层浮浆，此层泛浆是沥青混凝土的最薄弱部位，在沥青混凝土冷却过程中，由于沥青混凝土表面浮浆的表面张力小于其温度变化形成的拉应力，它与其它原因联合作用，是沥青混凝土形成表面裂缝，严格意义上讲，此类裂缝也属温度裂缝。?
（2）沥青混凝土出现表面裂缝后的处理?
施工过程出现表面裂缝，应认真分析其成因，而制定其相应的处理措施。裂缝出现的形式不同，处理方式也应进行相应的调整。?
温度裂缝和一般裂纹对沥青混凝土的渗透性影响不大，沥青混凝土的自愈能力较强，此类裂缝在一定条件下，如温度升高条件下均可愈合。一般情况下，不对此类裂缝进行特殊处理，只需在进行下一层施工时，对心墙表面进行加热施工时，裂缝就能完全愈合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由此沥青混凝土碾压完毕后要特别注意加强保护，减少外界因素对心墙的侵蚀，沥青混凝土表面裂缝是完全可以减少的甚至是可以避免的。
质量裂缝由于其成因较为特殊，没有办法采取措施使得沥青混凝土的表面裂缝愈合，裂缝的存在会大大降低沥青混凝土的防渗性能，成为工程防渗的隐患，必须进行处理，通常采用贴沥青玛蹄脂、彻底挖除的处理方式，具体方法同4.2.2～4.2.3。?
4.2力学性能不满足要求?
沥青混凝土心墙的施工质量控制，现场主要以无损检测为主，辅以钻孔取芯作为最终的确认手段。若发现有不合格的测点，应立即钻取芯样进行复测。一旦使用无损检测发现沥青混凝土的物理力学指标不能满足设计要求，要求及时对出现问题的工程范围进行确定、对质量问题的性质进行分析，采取相应的对策进行处理。?
（1）处理范围?
在发现沥青混凝土施工质量有问题的层次，须按以下步骤来确定处理区间：?
A、首要的工作是增加无损检测的频率，对沥青混凝土孔隙率不合格的区间进行分析，必要时可以采用每米一个测点甚至更密，确定待分析、处理的区间；?
B、在无损检测确定的、不合格的区间内，采用钻孔取芯的办法，对沥青混凝土的孔隙率、渗透系数等物理力学参数进行监测分析；?
C、以沥青混凝土芯样的试验检测成果为标准，初步划分需要进行处理的区间；?
D、在以确定的处理区间两端向外各1米，再次取芯确认沥青混凝土的物理力学指标是非满足要求，如满足要求可不扩大处理区间，否则继续向区间两端外各1米，重新进行取芯，直至满足要求为止，同时也确定最终的处理区间。?
E、根据质量缺陷的性质及范围的大小，确定处理方式。?
通常情况下，如沥青混凝土芯样测试值合格，则认为沥青混凝土质量满足要求；如沥青混凝土芯样测试值仍不合格，则认为必须要进行处理。?
（2）处理方式?
无损检测检查出的、不能满足要求的沥青混凝土，通常有以下三种处理方式：?
A.不处理?
在经核子密度仪无损检测发现存在力学性能（主要指孔隙率和渗透系数）不能满足设计要求后，在进行加密检测确定的待处理的区间内，钻孔取芯样进行检测，取芯检测可能会有两种结果：?
①对无损检测发现问题的部位，无损检测结果处于设计容许值得边缘，补充钻孔取芯进行检测试验，沥青混凝土芯样检测结果满足设计要求，经分析论证确认，不影响沥青混凝土心墙的正常运行，不会给工程留下隐患，对这部分心墙的沥青混凝土可以不作处理。?
②对无损检测发现问题的部位，无损检测结果与设计容许值得偏差较大，补充钻孔取芯进行检测试验，沥青混凝土芯样检测结果也不能满足设计要求，经分析论证确认，将会影响沥青混凝土心墙的正常运行，给工程留下隐患。对这部分心墙的沥青混凝土必须进行处理，处理方式可以按照4.2.2或4.2.3进行。?
B.贴沥青玛蹄脂?
对发现问题的部位，可以在缺陷部位的心墙上游面，贴5～10cm厚沥青玛蹄脂，可增强沥青混凝土的防渗效果。?
沥青玛蒂脂贴面高度一般为三个自然浇筑层，即裂缝层、裂缝层上层、裂缝层下层。?
用于施工浇筑的沥青玛蹄脂配合必须根据试验确定。通常情况下，沥青：填充料（矿粉）：人工砂=1：2：4。?
侧面浇筑沥青玛蹄脂的具体做法是：继续进行下一层的沥青混凝土施工，施工结束后将心墙上游面过渡料挖开，在侧面将其表面进行处理，要求表面平整，且无过渡料镶嵌。?
在对沥青混凝土心墙迎水侧表面处理完成并通过验收后，就可以在需要帮贴沥青玛蹄脂的部位支立施工模板了。立模完成后，采用同沥青混凝土与混凝土结合部沥青玛蹄脂加热、拌和相同的工艺，按照试验确定的沥青玛蹄脂的配合比，现场拌和生产沥青玛蹄脂，并在迎水侧的沥青混凝土心墙表面，浇筑一层厚5～10cm的沥青玛蒂脂。?
玛蒂脂贴面的处理方式也可以使一部分质量缺陷问题彻底解决，它也不是万能的，它的施工程序太麻烦，有时必须采用别的办法如挖除的办法进行彻底的处理。?
C.挖除?
对发现问题的部位，补充钻孔取芯，对沥青混凝土的力学性能（主要指孔隙率、渗透系数）进行检测，沥青混凝土芯样的检测结果不能满足设计要求，可以采用将质量缺陷段彻底挖除并重新铺筑沥青混凝土的处理办法。?
挖出处理方法是在缺陷段用红外线加热罩等加热方法加热沥青混凝土，人工用铁揪等工具铲除已加热的沥青混凝土，直至把该层全部清除，并重新铺筑沥青混凝土，并使之达到合格要求。?
当缺陷的处理范围较小时，采用这种办法进行处理；如缺陷的处理范围很大，采用帮贴沥青玛蹄脂的办法可以从根本上解决质量问题时，应尽量采用帮贴沥青玛蹄脂的处理方法，当然，如缺陷的处理范围很大，但采用帮贴沥青玛蹄脂的办法不能从根本上解决质量问题时，也必须采用挖出的方法，彻底处理，不给工程留下任何隐患。?
4.3沥青混凝土表面“返油”?
施工过程中刻意追求表面效果而加大碾压力度，形成明显的“返油”现象，将直接影响沥青混凝土心墙的使用性能。这类“返油”主要是沥青胶浆，厚度可达0.5～1cm，将其称为“过碾返油”。?
过碾返油现象形成的原因有很多，归纳起来有以下几个方面：?
（1）沥青混凝土的过碾。一定程度地增加碾压遍数，对沥青混凝土的孔隙率无明显影响，如果碾压遍数过多，则形成沥青混凝土过碾返油现象。?
（2）沥青混合料的碾压温度偏高，如果不改变相应的施工碾压参数，同样会形成过碾返油现象。一般地，沥青混合料的碾压温度控制为140～160℃，温度较高时进行碾压，骨料颗粒间的内摩擦力较小，重颗粒下沉，轻物资上浮的速度提高，形成表面返油，对沥青混凝土结构形成不利。?
沥青混合料配合比偏差较大，特别是沥青用量远高于设计值，同样在正常碾压工艺情况下造成过碾返油现象。?
在设计沥青混合料时，通常采用马歇尔试验的方法，作为水工沥青混凝土，与公路沥青混合料设计的区别在于选用了更大的填充料用量和更高的沥青用量。?
由于心墙沥青混凝土现场碾压效果较室内马歇尔击实效果差，现场沥青混凝土施工配合比选用了较马歇尔击实试验所确定的最佳沥青用量稍大的沥青用量，而根据《土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工规范》（SD220—87）要求，现场施工沥青含量允许一定程度的波动。当沥青含量较大时，如果不相应地改变施工碾压参数，必然造成沥青混凝土心墙过碾返油现象。?
过碾返油将对沥青混凝土的力学和变形性能造成很大的影响，过碾返油浇筑层是沥青混凝土心墙施工存在的一个薄弱环节。从抽取的芯样，层间形成明显的沥青胶浆层，没有因上一层的铺筑而消失。同时，过碾返油层的中下部芯样的孔隙率较大，影响沥青混凝土的抗渗性能。?
在沥青混凝土心墙施工过程，应严格控制沥青混合料配合比及施工工艺参数，消除过碾返油现象。沥青混凝土心墙结构设计要考虑坝体填料与沥青混凝土心墙的协调变形，要考虑沥青混凝土承受的自重压力和侧压力对沥青混凝土心墙的使用性能的影响。?
因此，如果施工中出现“过碾返油”现象，首先要检查沥青混凝土的孔隙率是否满足设计要求，如果沥青混凝土心墙过碾返油浇筑层中下部沥青混凝土满足设计要求，则可将过碾返油浇筑层表面清除，否则，需要将过碾返油浇筑层全部挖除。?
如果进行清除处理，其处理办法是4.2.3相同。?
参考资料：?
试验根据DL/T 5362-2006《水工沥青混凝土试验规程》、《水工沥青混凝土施工规程》
论文作者:赵立志
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/18
标签：沥青论文; 混凝土论文; 裂缝论文; 表面论文; 裂纹论文; 孔隙论文; 缺陷论文; 《防护工程》2017年第11期论文;