CN115124281A - 一种用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土及其施工方法 - Google Patents

一种用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土及其施工方法，按照质量百分比，包括以下组分：改性沥青6.8％～7.3％、碱性矿粉填料8％～10％、抗剥落剂掺量为改性沥青的0.3％～0.8％、骨料余量；骨料包含质量百分比39％～49％、最大粒径16mm的酸性粗骨料和质量百分比61％～51％的酸性细骨料，酸性细骨料为人工砂且粒径小于0.015mm的含量不大于3％，酸性粗骨料为片麻状闪长岩。施工过程中，提高改性沥青混凝土混合料摊铺和碾压温度160℃～170℃，初始碾压温度>150℃，二次碾压温度>115℃，终碾温度>90℃。本发明的酸性骨料沥青混凝土具有良好的防渗性能、耐久性，可广泛用于片麻状闪长岩酸性骨料沥青混凝土面板防渗工程。

Description

一种用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土及其施工方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程防渗材料技术领域，尤其涉及一种用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土及其施工方法。
背景技术
沥青混凝土面板变形性能好、蠕变能力强，面板自身不需要设置永久变形缝，非常适宜用作大坝、水库、渠道、蓄水池等结构防渗体，目前，已建和即将开工建设的项目采用沥青混凝土面板防渗方案的较多，随着近年来多个沥青混凝土防渗工程陆续建成，国内沥青混凝土防渗设计和施工技术也得到了快速提高。
结合已建沥青混凝土面板防渗工程来看，骨料均为碱性，现行规范中也要求沥青混凝土骨料宜采用碱性岩石，对于酸性骨料规定“在坝址附近没有碱性岩石或运距较远的，可考虑采用酸性骨料，但从骨料与沥青的粘附性考虑，宜采取增强骨料与沥青粘附性的措施并经试验研究论证”。国内外也仅有将酸性骨料作为沥青混凝土骨料用于沥青心墙的工程实例，沥青混凝土心墙厚度较大,均大于50cm，且埋在土石坝中间。因酸性骨料会影响与沥青的黏附性，特别在沥青混凝土防渗工程中，对于防渗厚度只有10cm且直接接触水荷载作用的沥青混凝土面板，沥青混凝土在长期水环境作用下会影响面板的耐久性和防渗性能，如何在经济合理的范围内，寻求一种可行的酸性骨料沥青混凝土配合比和施工工艺，为此也开展了大量的科研和试验研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土及其施工方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土，按照质量百分比，包括以下组分：
改性沥青6.8％～7.3％
碱性矿粉填料8％～10％
抗剥落剂掺量为改性沥青的0.3％～0.8％
骨料余量；
骨料包含质量百分比39％～49％、最大粒径16mm的酸性粗骨料和质量百分比61％～51％的酸性细骨料，酸性细骨料为人工砂且粒径小于0.015mm的含量不大于3％，酸性粗骨料为片麻状闪长岩；
碱性矿粉填料和骨料构成的矿料级配指数0.35～0.5；
改性沥青：5℃延度≥30cm，脆点≤-10℃，薄膜烘箱后5℃延度≥20cm，掺加抗剥落剂后改性沥青与片麻闪长岩的黏附性等级≥5级，薄膜烘箱后与片麻闪长岩的黏附性等级≥4级。
所述片麻状闪长岩质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，粒径2.36～16mm，针片状颗粒含量≤25％，含泥量≤0.5％，耐久性≤12％。
所述酸性细骨料质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，粒径0.075mm～2.36mm，水稳定性≥6级。
所述碱性矿粉填料不结团块、不含有机质及泥土，其性能指标要求为：表观密度≥2.5g/cm3，亲水系数≤1.0，含水率≤0.5％，细度＜0.6mm，其中细度＜0.15mm不小于90％，细度＜0.075mm不小于85％。
所述掺料抗剥落剂为具有较好的热稳定性、耐水及耐久性的非胺类抗剥落剂或消石灰。
上述用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土的施工方法，包括以下步骤：
1)先进行粗、细骨料加工及筛分，各级骨料初配；
2)原材料预处理：改性沥青加热融化，加热温度150℃～170℃，骨料加热温度为190℃～200℃，填料保证干燥、不含水分，分散均匀、不成团块状；其中改性沥青入罐前，通过反应釜添加抗剥落剂，并将其与改性沥青搅拌均匀；
3)在拌合楼中按配合比将上述原材料拌和均匀，沥青混合料出机口温度为170℃～185℃；
4)摊铺前先将下部基础表面清理干净，铺筑时采用机械摊铺和碾压，局部与混凝土结构相接部位采用人工摊铺和压实，改性沥青混凝土混合料摊铺和碾压温度160℃～170℃，初始碾压温度>150℃，二次碾压温度>115℃，终碾温度>90℃，形成片麻状闪长岩酸性骨料防渗层的改性沥青混凝土。
本发明的有益效果是：本发明的酸性骨料改性沥青混凝土用于水利水电工程面板防渗层，具有良好的防渗性能、变形性能、抗斜坡流淌性能、水稳定性能和抗老化性能；可广泛用于受当地材料限制，碱性骨料缺乏的工程，片麻状闪长岩酸性骨料沥青混凝土的配合比；本发明的施工方法，方便快捷、厚度均一，防渗效果良好。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明：
本发明的用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土，按照质量百分比，包括以下组分：
改性沥青6.8％～7.3％
碱性矿粉填料8％～10％
抗剥落剂掺量为改性沥青的0.3％～0.8％
骨料余量；
骨料包含质量百分比39％～49％、最大粒径16mm的酸性粗骨料和质量百分比61％～51％的酸性细骨料，酸性细骨料为人工砂且粒径小于0.015mm的含量不大于3％，酸性粗骨料为片麻状闪长岩；
碱性矿粉填料和骨料构成的矿料级配指数0.35～0.5；
改性沥青：5℃延度≥30cm，脆点≤-10℃，薄膜烘箱后5℃延度≥20cm，掺加抗剥落剂后改性沥青与片麻闪长岩的黏附性等级≥5级，薄膜烘箱后与片麻闪长岩的黏附性等级≥4级。
所述片麻状闪长岩质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，粒径2.36～16mm，针片状颗粒含量≤25％，含泥量≤0.5％，耐久性≤12％。
所述酸性细骨料质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，粒径0.075mm～2.36mm，水稳定性≥6级。
所述碱性矿粉填料不结团块、不含有机质及泥土，其性能指标要求为：表观密度≥2.5g/cm3，亲水系数≤1.0，含水率≤0.5％，细度＜0.6mm，其中细度＜0.15mm不小于90％，细度＜0.075mm不小于85％。
所述掺料抗剥落剂为具有较好的热稳定性、耐水及耐久性的非胺类抗剥落剂或消石灰。
上述用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土的施工方法，包括以下步骤：
1)先进行粗、细骨料加工及筛分，各级骨料初配；
2)原材料预处理：改性沥青加热融化，加热温度150℃～170℃，骨料加热温度为190℃～200℃，填料保证干燥、不含水分，分散均匀、不成团块状；其中改性沥青入罐前，通过反应釜添加抗剥落剂，并将其与改性沥青搅拌均匀；
3)在拌合楼中按配合比将上述原材料拌和均匀，沥青混合料出机口温度为170℃～185℃；
4)摊铺前先将下部基础表面清理干净，铺筑时采用机械摊铺和碾压，局部与混凝土结构相接部位采用人工摊铺和压实，改性沥青混凝土混合料摊铺和碾压温度160℃～170℃，初始碾压温度>150℃，二次碾压温度>115℃，终碾温度>90℃，形成片麻状闪长岩酸性骨料防渗层的改性沥青混凝土。下面结合具体实施实例进行详细说明(下面百分比均为质量百分比)：
采用原材料的具体指标要求如下：
一、改性沥青性能指标
Figure BDA0003700108580000041
Figure BDA0003700108580000051
二、骨料
所述的粗骨料为片麻状闪长岩酸性骨料，粒径2.36mm～16mm，级配良好，质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，其性能指标为：
Figure BDA0003700108580000052
所述的细骨料为片麻状闪长岩酸性骨料，粒径0.075mm 2.36mm，级配良好，质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，其性能指标为：
Figure BDA0003700108580000053
Figure BDA0003700108580000061
三、填料
所述的填料为碱性矿粉，矿粉不结团块、不含有机质及泥土，其技术指标要求为：
Figure BDA0003700108580000062
四、掺料
针对片麻状闪长岩骨料的性质，为提高骨料与沥青黏附性，改善沥青混凝土的物理力学性能，提高沥青混凝土在长期水环境作用下的耐久性，需在沥青混凝土中掺入抗剥落剂。抗剥落剂应是环保、无毒、无异味的非胺类抗剥落剂或消石灰。要求适应性强、热稳定性好；分散及和易性好、环保安全。
所述的抗剥落剂，非胺类，具有较好的热稳定性、分散及和易性、耐水及耐久性，掺加抗剥落后，改性沥青的性能指标：
Figure BDA0003700108580000063
Figure BDA0003700108580000071
实施例1
施工工艺选用的防渗层改性沥青混凝土原材料和配合比：改性沥青7.1％，碱性矿粉含量9％，抗剥落剂0.0568％(沥青用量8‰)，骨料余量：片麻状闪长岩粗骨料含量39.7％、最大粒径16mm，片麻状闪长岩细骨料含量51.3％，小于0.015mm的含量小于3％；矿料级配指数0.40；抗剥落剂掺量为沥青量的0.8％：改性沥青加热温度为150℃～170℃，骨料加热温度为190℃～200℃，沥青混合料出机口温度为170℃～185℃，其中改性沥青入罐前，通过反应釜添加抗剥落剂，并将其与改性沥青搅拌均匀；沥青混凝土混合料库底摊铺和碾压温度164℃，初始碾压温度>155℃，二次碾压温度>123℃，终碾温度>96℃；库坡摊铺和碾压温度168℃，初始碾压温度>157℃，二次碾压温度>128℃，终碾温度>94℃。
具体原材料和得到的酸性骨料改性沥青混凝土性能见表1—5.。
表1：实施例1中用到的改性沥青性能测试指标
Figure BDA0003700108580000081
表2：实施例1中用到的粗骨料性能测试指标
Figure BDA0003700108580000082
表3：实施例1中用到的细骨料性能测试指标
序号 项目 单位 测试值
1 表观密度 g/cm<sup>3</sup> 2.721
2 吸水率 ％ 0.8
3 水稳定等级 级 7.1
4 坚固性 ％ 4.8
5 小于0.15mm含量 ％ 2.1
6 轻物质含量 ％ 0
7 超径 ％ 1.4
表4：实施例1中用到的填料性能测试指标
Figure BDA0003700108580000091
表5：实施例1中用到的沥青混凝土性能测试指标
Figure BDA0003700108580000092
Figure BDA0003700108580000101
本发明已在山东沂蒙抽水蓄能电站上水库全库盆沥青混凝土面板防渗工程中进行了成功试验，沂蒙抽水蓄能电站装机1200MW，为一等大(1)型工程。上水库采用半挖半填方式拦沟筑坝成库，正常蓄水位606.0m，死水位571.0m，消落水深35m，设计洪水位为606.44m、校核洪水位为606.61m，总库容884.56万m3，库盆采用沥青混凝土面板全库盆防渗，库内坡比1:0.7，库坡防渗面积18.43万m3，库底防渗面积13.72万m3，总防渗面积32.15万m3，沥青混凝土面采用简式面板，从上至下分三层，封闭层厚2mm，防渗层厚10cm，整平胶结层厚10cm。
以上所述的实施实例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不仅仅以本实施实例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (6)

1.一种用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土，其特征在于，按照质量百分比，包括以下组分：
改性沥青6.8％～7.3％
碱性矿粉填料8％～10％
抗剥落剂掺量为改性沥青的0.3％～0.8％
骨料余量；
骨料包含质量百分比39％～49％、最大粒径16mm的酸性粗骨料和质量百分比61％～51％的酸性细骨料，酸性细骨料为人工砂且粒径小于0.015mm的含量不大于3％，酸性粗骨料为片麻状闪长岩；
碱性矿粉填料和骨料构成的矿料级配指数0.35～0.5；
改性沥青：5℃延度≥30cm，脆点≤-10℃，薄膜烘箱后5℃延度≥20cm，掺加抗剥落剂后改性沥青与片麻闪长岩的黏附性等级≥5级，薄膜烘箱后与片麻闪长岩的黏附性等级≥4级。
2.根据权利要求1所述用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土，其特征在于，所述片麻状闪长岩质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，粒径2.36～16mm，针片状颗粒含量≤25％，含泥量≤0.5％，耐久性≤12％。
3.根据权利要求1所述用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土，其特征在于，所述酸性细骨料质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，粒径0.075mm～2.36mm，水稳定性≥6级。
4.根据权利要求1所述用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土，其特征在于，所述碱性矿粉填料不结团块、不含有机质及泥土，其性能指标要求为：表观密度≥2.5g/cm3，亲水系数≤1.0，含水率≤0.5％，细度＜0.6mm，其中细度＜0.15mm不小于90％，细度＜0.075mm不小于85％。
5.根据权利要求1所述用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土，其特征在于，所述掺料抗剥落剂为具有较好的热稳定性、耐水及耐久性的非胺类抗剥落剂或消石灰。
6.根据权利要求1～5任一项所述用于防渗层的酸性骨料改性沥青混凝土的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)先进行粗、细骨料加工及筛分，各级骨料初配；
2)原材料预处理：改性沥青加热融化，加热温度150℃～170℃，骨料加热温度为190℃～200℃，填料保证干燥、不含水分，分散均匀、不成团块状；其中改性沥青入罐前，通过反应釜添加抗剥落剂，并将其与改性沥青搅拌均匀；
3)在拌合楼中按配合比将上述原材料拌和均匀，沥青混合料出机口温度为170℃～185℃；
4)摊铺前先将下部基础表面清理干净，铺筑时采用机械摊铺和碾压，局部与混凝土结构相接部位采用人工摊铺和压实，改性沥青混凝土混合料摊铺和碾压温度160℃～170℃，初始碾压温度>150℃，二次碾压温度>115℃，终碾温度>90℃，形成片麻状闪长岩酸性骨料防渗层的改性沥青混凝土。
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