CN105152580A - 一种大粒径水工沥青混凝土防渗材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大粒径水工沥青混凝土防渗材料及其建造的堆石坝。防渗材料矿料级配指数为：0.38，矿料中最大骨料粒径为：26.5mm，防渗材料沥青用量的油石比为：6.5％。本发明材料满足碾压式沥青混凝土心墙技术标准要求，在实际工程中，应用本发明大粒径水工沥青混凝土防渗材料可提高热沥青混合料的承压能力，统一碾压式沥青混凝土心墙与两侧过渡料施工所使用的碾压设备，降低碾压式沥青混凝土心墙施工设备的费用，减少维修与管理的工作量，即可大大降低碾压式沥青混凝土心墙工程的施工成本。本发明增大了碾压式沥青混凝土心墙施工摊铺厚度，从而提高了碾压式沥青混凝土心墙施工的日施工强度，为保证碾压式沥青混凝土心墙工程施工进度提供了技术支撑。

Description

一种大粒径水工沥青混凝土防渗材料

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，尤其属于水利水电挡水建筑物建筑工程技术领域，特别涉及水利水电工程挡水建筑物中碾压式沥青混凝土防渗材料及其建造的心墙堆石坝。

背景技术

目前在我国碾压式沥青混凝土心墙堆石坝应用颇为广泛，尤其对于地震设计烈度较大、地质条件较差、具有深厚覆盖层、不适宜建造其它坝型时，碾压式沥青混凝土心墙坝无疑是最佳选择，其良好的抗震性、防渗性已得到已运行工程验证。然而碾压式沥青混凝土心墙工程施工时，通常会依据沥青混凝土材料的特性，采用热施工的施工方式，这使得碾压式沥青混凝土心墙工程施工受气候条件影响较大，从而影响工程整体的施工进度，以多雨、寒冷、高海拔地区修建碾压式沥青混凝土心墙堆石坝影响尤为明显；另一方面，因热沥青混合料承压能力的限制，沥青混凝土心墙碾压设备需要专用的2吨轻型振动碾，相应地增加了碾压式沥青混凝土心墙施工过程中施工设备的费用及维修与管理的工作量，增加了碾压式沥青混凝土心墙工程的施工成本，如何既能保证碾压式沥青混凝土心墙的施工进度，又能降低碾压式沥青混凝土心墙施工的成本，已成为碾压式沥青混凝土心墙堆石坝施工设计的一个关键技术问题。

碾压式沥青混凝土心墙堆石坝所用沥青混凝土防渗材料最大骨料粒径通常为≤19mm，在正常环境(气温0℃以上，非雨季等施工不需要采取任何防护措施)条件下，每个工作日最多摊铺2层，每层摊铺厚度通常≤30cm，压实厚度为≤28cm。本发明曾在寒冷、高海拔地区进行如下现场试验：不改变材料(最大骨料粒径19mm)，使用原有施工设备(采用小于1.5t沥青混凝土心墙专用小型振动碾)，增加沥青混凝土摊铺厚度至35cm，试验结果未能达到提高碾压式沥青混凝土心墙日施工强度、保证施工进度的效果。

本发明所公示的一种大粒径水工沥青混凝土防渗材料，是分析研究影响沥青混凝土施工进度的各种因素，得出增大沥青混凝土防渗材料的最大骨料粒径(最大骨料粒径由常规的19mm增大至26.5mm)，增加热沥青混合料承压能力，达到增大沥青混凝土摊铺厚度(由目前30cm增大至35cm)，来提高碾压式沥青混凝土心墙日施工强度，保证碾压式沥青混凝土心墙工程施工进度的目的，为进一步探究碾压式沥青混凝土心墙工程施工新技术奠定基础。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种大粒径水工沥青混凝土防渗材料及其建造的堆石坝。本发明要解决的问题是提供一种满足水工碾压式沥青混凝土心墙堆石坝施工所需的防渗材料组成，本发明还提供了采用上述防渗材料建造的堆石坝。

本发明通过以下技术方案实现：

首先提供了一种大粒径水工沥青混凝土防渗材料。

所述防渗材料是由矿料与沥青混合制成，其特征在于：所述防渗材料矿料级配指数为：0.38，矿料中最大骨料粒径为：26.5mm，防渗材料沥青用量的油石比为：6.5％。

所述矿料由下列级配组成的各粒径材料组成；

本发明提供的采用上述防渗材料建造的碾压式沥青混凝土心墙堆石坝，所述堆石坝包括：大粒径沥青混凝土防渗心墙、坝壳、沥青混凝土心墙两侧与坝壳之间的过渡层。所述沥青混凝土防渗心墙是上述防渗材料经热拌、摊铺、碾压建成；摊铺厚度为35cm，碾压采用与两侧过渡料施工相同的碾压设备。

本发明采用的上述水工碾压式沥青混凝土心墙堆石坝施工用防渗材料，它是满足碾压式沥青混凝土心墙施工技术要求、具有较好防渗性、适应变形能力强的大粒径水工沥青混凝土防渗材料。本发明充分利用水工沥青混凝土防渗材料的良好防渗性，所采用的防渗材料增加了热沥青混合料承压能力，满足工程结构设计的强度与变形性能要求。采用本发明防渗材料建造堆石坝，可统一碾压式沥青混凝土心墙与两侧过渡料施工所使用的碾压设备，减少碾压式沥青混凝土心墙施工过程中施工设备的费用、维修与管理的工作量，降低碾压式沥青混凝土心墙工程施工成本；本发明碾压式沥青混凝土心墙施工的摊铺厚度为35cm，可较大程度地提高碾压式沥青混凝土心墙施工的日施工强度，为保证碾压式沥青混凝土心墙工程施工进度提供技术支撑。

本发明的防渗材料配合比参数为：级配指数、最大骨料粒径、填料用量和沥青用量。

级配指数是骨料级配计算中的常数，骨料级配表示骨料中各粒径材料的大小及其通过相应筛孔的通过率；最大骨料粒径是矿料的最大粒径值；填料用量是填料占矿料的质量百分比；沥青用量是沥青占矿料质量的百分比，即油石比。

本发明大粒径水工沥青混凝土防渗材料的级配指数为：0.38，最大骨料粒径为：26.5mm，填料用量为：12％，油石比为：6.5％。

所述大粒径水工沥青混凝土防渗材料是由矿料与沥青按照一定质量比例即油石比热拌、摊铺、碾压而成。矿料包括粗骨料、细骨料、填料。矿料中粒径大于2.36mm的骨料称为粗骨料，粒径为0.075mm～2.36mm的骨料称为细骨料，粒径小于0.075mm的矿质粉状材料称为填料。

本发明通过实际工程检测，对防渗材料进行防渗性、水稳定性、抗弯、抗拉、抗压、三轴性能试验，验证本发明的大粒径水工沥青混凝土防渗材料的实用性，并通过测定不同配合比的沥青混合料成型试件的孔隙率、劈裂强度和劈裂位移，研究本发明防渗材料的优点。

本发明的有益效果是：本发明大粒径水工沥青混凝土防渗材料性能试验结果证明本发明材料满足碾压式沥青混凝土心墙技术标准要求。在实际工程应用中本发明大粒径水工沥青混凝土防渗材料可大大提高热沥青混合料的承压能力，统一了碾压式沥青混凝土心墙与两侧过渡料施工所使用的碾压设备，降低了碾压式沥青混凝土心墙施工过程中施工设备的费用，减少了维修与管理的工作量，同时降低了碾压式沥青混凝土心墙工程的施工成本；较大的碾压式沥青混凝土心墙施工摊铺厚度，可提高碾压式沥青混凝土心墙的日施工强度，为保证碾压式沥青混凝土心墙工程施工进度提供了技术支撑。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

本发明在实际工程应用时，先对工程拟用原材料中的粗骨料、细骨料、填料和沥青进行鉴定试验，鉴定结果满足标准要求后，进行本发明大粒径水工沥青混凝土防渗材料的室内配合比试验；依据本发明的配合比，进行室内成型性能试验并完成相应性能指标的测定；最后进行工程现场技术摊铺试验。

本发明大粒径水工沥青混凝土防渗材料由矿料与沥青混合制成，防渗材料级配指数为：0.38，矿料中最大骨料粒径为：26.5mm，防渗材料沥青用量的油石比为：6.5％。

矿料由下列级配组成的各粒径材料组成；

本发明防渗材料建造的碾压式沥青混凝土心墙堆石坝包括大粒径沥青混凝土防渗心墙、坝壳、沥青混凝土心墙两侧与坝壳之间的过渡层，沥青混凝土防渗心墙上述本发明防渗材料经热拌、摊铺、碾压建成；摊铺厚度为35cm，碾压采用与两侧过渡料施工相同的碾压设备。

常规粒径沥青混凝土和本发明所述的大粒径沥青混凝土配合比、配合比参数及其性能检测结果如下：

表1两种水工沥青混凝土防渗材料配合比的原材料及其级配参数

表2两种水工沥青混凝土防渗材料配合比、矿料级配

表3两种大粒径沥青混凝土水工防渗材料性能试验结果对比

沥青混凝土两侧过渡层：沥青混凝土心墙堆石坝包括沥青混凝土心墙、坝壳、沥青混凝土心墙两侧与坝壳之间的过渡层。过渡层材料采用碎石或砂砾石，要求致密、坚硬、抗风化、耐侵蚀，颗粒级配连续，最大粒径不超过80mm，小于5mm粒径的含量为25％～40％，小于0.075mm粒径含量不超过5％。过渡层应满足沥青混凝土心墙与坝壳之间变形的过渡要求，且具有良好的排水性和渗透稳定性，具有满足施工要求的承载力。

常规粒径沥青混凝土(最大骨料粒径为19mm)心墙堆石坝施工时，心墙两侧过渡料采用3.0吨以下的小型振动碾碾压，沥青混合料采用小于1.5吨的专用振动碾。

在高海拔、寒冷、多雨地区修建碾压式沥青混凝土心墙坝，单一增加摊铺厚度来提高生产强度的方法不能满足沥青混凝土心墙施工质量要求，本发明通过增大沥青混凝土最大骨料粒径、增加沥青混合料摊铺厚度，施工中采用与过渡料碾压同型号的3.0吨以下的小型振动碾碾压均能满足施工各项技术要求。

Claims (3)

1.一种大粒径水工沥青混凝土防渗材料，所述防渗材料是由矿料与沥青混合制成，其特征在于：所述防渗材料矿料级配指数为：0.38，矿料中最大骨料粒径为：26.5mm，防渗材料沥青用量的油石比为：6.5％。

2.根据权利要求1所述的大粒径水工沥青混凝土防渗材料，其特征在于：所述矿料由下列级配组成的各粒径材料组成；

3.一种防渗材料建造的碾压式沥青混凝土心墙堆石坝，其特征在于：所述堆石坝包括大粒径沥青混凝土防渗心墙、坝壳、沥青混凝土心墙两侧与坝壳之间的过渡层。所述沥青混凝土防渗心墙由权利要求1或2所述防渗材料经热拌、摊铺、碾压建成；摊铺厚度为35cm，碾压采用与两侧过渡料施工相同的碾压设备。