低温施工模拟试验骨料级配调整方法

（一）施工模拟试验条件

试验场地长120m，按试验要求进行了场地平整和碾压，其密实状态满足试验要求，试验时将试验场地等分为3段，各段分别摊铺沥青含量为6．5%、7．0%和7．5%的沥青混凝土混合料，每段再等分为4个单元（长约10m），每个单元又分为盖帆布碾压和裸露碾压两部分，心墙摊铺宽度为50cm。

拌和设备采用吉林公路工程设备厂生产的自动计量拌和楼，摊铺方式为机械摊铺，详见图4-10。

图4-10　机械摊铺沥青混凝土

施工时段内平均气温为4．2℃，在0～5℃范围内；西北风3～4级，满足风力小于4级的要求，从混合料摊铺开始到结束气温呈上升趋势。

（二）试验用施工配合比

室内试验推荐的碾压式沥青混凝土施工配合比是根据规范规定的正常气象条件下的碾压式沥青混凝土现场施工配合比，在低温条件下施工尚需进行适当调整，即在原碾压式沥青混凝土施工配合比矿料级配不变的前提下，调整碾压式沥青混凝土的沥青含量分别为6．5%、7．0%和7．5%，详见表4-20。

表4-20　碾压式沥青混凝土低温施工试验配合比

表4-20中骨料级配与推荐配合比的骨料级配存在一定差异，主要是现场与室内试验用骨料的破碎方式、生产规模不同造成的，为此，需要对施工模拟试验用骨料进行级配调整，使其骨料级配曲线尽可能靠近室内试验推荐配合比的骨料级配曲线。

（三）模拟试验用碾压参数

根据尼尔基水利枢纽主坝碾压式沥青混凝土防渗心墙的施工经验，对于沥青含量不同的各配合比沥青混凝土，均按如下方式进行碾压：

（1）BW120AD—3振动碾静碾2遍+动碾6遍+WALO70振动碾动碾4遍+收光2遍。

（2）BW120AD—3振动碾静碾2遍+动碾8遍+WALO70振动碾动碾4遍+收光2遍。

（3）BW120AD—3振动碾静碾2遍+动碾10遍+WALO70振动碾动碾4遍+收光2遍。

（4）BW120AD—3振动碾静碾2遍+动碾12遍+WALO70振动碾动碾4遍+收光2遍。

（四）沥青混凝土混合料温度

沥青混凝土入仓碾压温度受骨料级配、沥青含量、环境条件、碾压方式、混合料温度等诸多因素影响，在低温施工时应根据工程实际情况进行合理选择。根据尼尔基水利枢纽主坝碾压式沥青混凝土防渗心墙的拌和、运输、碾压施工的实际情况，适当提高碾压式沥青混凝土的拌和温度，即沥青温度加热到160～170℃；矿料的加热温度控制在180～190℃；沥青混凝土混合料出机口温度控制在165～175℃，沥青混凝土混合料入仓温度为146～166℃，如图4-11所示。若混合料温度太高，将加速沥青的老化，对沥青混凝土的耐久性产生不利影响，进而影响沥青混凝土的防渗性能；若混合料温度太低，将增加沥青混凝土碾压施工后的空隙率，降低沥青混凝土的防渗性能。

图4-11　碾压前沥青混凝土混合料温度检测

（五）沥青混凝土混合料的保温措施(www.xing528.com)

图4-12　保温罩覆盖在沥青混凝土表面

在环境温度较低并伴有3～4级西北风的情况下，进行碾压式沥青混凝土防渗心墙施工时，如果不采取适当的保温措施，必然会加快沥青混凝土的温降速度，降低沥青混凝土的防渗性能。为此，对沥青混凝土运输车辆等易造成温度损失的部位采用保温材料进行局部保温处理，适当延长摊铺机前部的加热时间（摊铺机行进速度控制在1～3m/min），摊铺机进料斗上部加装可开启的铁皮盖板，减小沥青混凝土混合料在摊铺机料斗内的温度损失，同时在摊铺现场采取如下措施：

（1）用保温罩对碾压后沥青混凝土防渗心墙表面进行保温覆盖，保温罩采用角钢包铁皮，外面加保温棉被，其尺寸为：长2m、宽0．8m、高0．3m的拱形罩。

（2）采用喷灯加热振动碾碾轮及沥青混凝土受压面，对碾压收光后的沥青混凝土及时覆盖保温罩，并保证收光后的沥青混凝土表面有足够的返“油”和密实时间。

（3）摊铺预振后的沥青混凝土表面用帆布覆盖，在振动碾碾压沥青混凝土防渗心墙时起到保温和防止沥青混凝土粘碾轮（或碾压时对振动碾的碾轮适当加热）的双重作用。然后取下帆布，用WALO70碾静碾收光，收光后的沥青混凝土及时覆盖上保温罩，保证收光后的沥青混凝土表面有足够的返“油”和密实时间（见图4-12）。

（六）碾压施工模拟试验结果

碾压式沥青混凝土碾压施工（见图4-13）结束后，对已经冷却的沥青混凝土钻芯取样，如图4-14所示，通过芯样检测分析低温施工后的施工层及其层间结合部位的碾压式沥青混凝土表观密度、孔隙率等性能试验结果，研究质量缺陷的补救措施，确定最佳效果的低温碾压施工方案，以保证碾压式沥青混凝土施工质量。碾压式沥青混凝土低温施工研究检测成果见表4-21。

表4-21　碾压式沥青混凝土低温施工研究检测成果

注 A为BW120AD—3振动碾静碾2遍、动碾6遍+WALO70振动碾动碾4遍、静碾2遍。
B为BW120AD—3振动碾静碾2遍、动碾8遍+WALO70振动碾动碾4遍、静碾2遍。
C为BW120AD—3振动碾静碾2遍、动碾10遍+WALO70振动碾动碾4遍、静碾2遍。
D为BW120AD—3振动碾静碾2遍、动碾12遍+WALO70振动碾动碾4遍、静碾2遍。

从表4-21中可以看出，在沥青混凝土施工配合比和碾压方式相同的情况下，虽然盖布碾压的沥青混凝土孔隙率略高于不盖布碾压的沥青混凝土孔隙率，但仍可满足设计要求。由于盖布碾压不仅可以有效地减小风力造成的沥青混凝土表面温度的散失，而且还可以防止振动碾在碾压过程中出现的粘碾轮、卡碾子的现象，从而延长振动碾的使用寿命；同时，盖布碾压还使得沥青混凝土表面的沥青—填料相不因粘附在碾轮上而被带走，有利于沥青混凝土心墙的层间结合，因此盖布碾压应作为低温碾压施工的有效措施之一。在沥青混凝土施工配合比相同的情况下，沥青混凝土的孔隙率并不是随着碾压遍数的增加而普遍降低，存在一个最佳碾压遍数；在碾压遍数相同的情况下，沥青混凝土的孔隙率随着沥青含量的增加而普遍降低，而且不同沥青含量的沥青混凝土的最佳碾压遍数是不同的，即最佳碾压遍数随沥青含量的增加而减少，具体结果为：当沥青含量为6．5%时，BW120AD—3振动碾静碾2遍、动碾8遍+WALO70振动碾动碾4遍、静碾2遍为最佳碾压方式；当沥青含量为7．0%时，BW120AD—3振动碾静碾2遍、动碾6遍+WALO70振动碾动碾4遍、静碾2遍为最佳碾压方式；当沥青含量为7．5%时，BW120AD—3振动碾静碾2遍、动碾6遍+WALO70振动碾动碾4遍、静碾2遍为最佳碾压方式（该碾压方式在所有设计碾压方式中碾压遍数最少）。

图4-13　振动碾碾压沥青混凝土

图4-14　碾压式低温施工沥青混凝土芯样

上述试验结果表明，在0～5℃、风速3～4级这一环境条件下，选择合适的施工配合比，控制沥青混凝土混合料的入仓温度在150～160℃之间，在沥青混凝土混合料表面用帆布进行适当的覆盖，碾压后用保温罩进行适当的保温，配备经验丰富的施工人员，按照最佳碾压遍数进行碾压，对碾压后的沥青混凝土进行必要的保护，就尼尔基工程气候环境条件而言，进行碾压式沥青混凝土低温施工是可行的。

（七）试验小结

沥青混凝土低温施工模拟试验取得了如下研究成果：

（1）在沥青混凝土混合料配合比、施工温度控制良好，施工参数合理，保温措施得当，施工人员具有相当经验和专业技能的前提下，碾压式沥青混凝土在0～5℃的低温范围内进行低温碾压施工是可行的，其碾压施工质量是能够得到保证的。

（2）采用保温装置覆盖可以有效减缓沥青混凝土的降温速度，使沥青混凝土有足够的时间完成内部自我密实。