水工沥青混凝土防渗技术研究

ｌ水利建设　

水工沥青混凝土防渗技术研究　

和仲明　

（大唐迪庆香格里拉电力开发有限公司，云南迪庆６７４４００）　

摘要：沥青混凝土在水工工程防渗中的应用十分广泛，并且相关技术也比较成熟，全球已有很多沥青混凝土面板坝、心墙坝等。为了　探究水工沥青混凝土防渗技术，针对某水工工程中沥青混凝土防渗技术的应用展开了研究，首先对案例进行了简单介绍，接着就水工　沥青混凝土技术特点进行了分析，继而对施工设备进行了探讨，再对沥青混凝土的材料进行了研究，最后就具体的防渗技术展开了论　述。通过本文研究，希望对相关事业有所借鉴作用。　关键词：水工建设；沥青混凝土；防渗技术；分析　

ｌ水工工程案例概述　

某水工工程（电站水库）采用天然洼地挖填而来，其周围涉　

及１座主坝与４座副坝。其中，主坝的高度约为７２ｍ，坝顶的长　度约为５０３ｍ；库容在８８５万ｒｎ３左右，库底与库坡除了进水口　

采用的是混凝土支护防渗之外，其余皆采取沥青混凝土防渗，　防渗面积总计２８．６万ｍ　左右，而库坡的坡度在１：２－１：２．４之　

问。初步设计采取的防渗结构为简式结构，防渗层的厚度设计　为１０ｃｍ，而表层则采用２ｒａｍ的沥青玛蹄脂进行封闭，此次采　

用的原材料有石灰岩骨料、改性沥青、石灰岩填料及天然砂料　等。　

２水工沥青混凝土技术特点　

沥青混凝土及其混合料有着很多的种类，因此其使用范围　十分广泛，但应用最为广泛的当属碾压式沥青混凝土。此种沥　

青混凝土采用的是连续级配的破碎骨料、矿粉填料、天然砂及　沥青混合而来，施工工艺包含了拌和、摊铺及碾压等。采用这种　

混凝土施工的防渗层孔隙率可以控制３％以内，属于不透水层，　可以用在心墙、护面及面板等的防渗结构中。与普通（水泥）混　

凝土相比，沥青混凝土属于防渗体，两者在技术上有着很大的　

可比性，具体而言可见表１所示。　

表１沥青混凝土与水泥混凝土技术的对比　

水泥混凝土　沥青混凝土　需要设置接缝、布置接缝止水　不需要　需要较强的后期养护　不需要　渗漏系数较大，耐久性较差　渗漏系数小（可小于ｌＯ－％ｍ／ｓ），耐久性好　适应变形能力较差　塑性变形能力大，适应变形能力强　施工速度较慢，工期较长　机械化施工，速度快，工期短　破坏后不易维修，尤其是接缝止水　易于维修　存在冻胀问题　不存在冻胀问题　抗震能力较差　抗震能力较强　

３水工沥青混凝土防渗施工设备　

３．１拌和设备　

随着时代的发展，沥青混凝土拌和经过了人工拌和、小型　

机械化及机电液一体化拌和的历史，在拌和设备结构上也经历　了单滚筒、强制式间歇式、双滚筒的发展，在拌和工艺上又可以　

分为强制式间歇式沥青混凝体拌和楼与滚筒式拌和两类。现简　单对拌和工艺分析一下：　

（１）强制式间歇式沥青混凝土拌和楼。　

该类拌和模式在当前水工沥青混凝土及道路沥青混凝土　生产中的应用有着一定的主导地位，其先把各种级配冷骨料在　

１３８厂东科技２０１３　８第１６期　干燥筒中进行加热与烘干，然后行二次筛分与储存，再对每级　骨料进行重新配重，最后将其与单独称重的沥青、填充料等根　

据一定的配合比进行强制搅拌，最终就可得到所需沥青混合　料。　（２）滚筒式沥青混凝土拌合设备。　

上个世纪７Ｏ年代开始，国外出现了新型拌和工艺，即利用　冷骨料烘干、加热之后，将其与热沥青的拌和都在同一个滚筒　

中进行，主要依靠的就是骨料在旋转筒中的自行跌落来实现沥　青对骨料的裹覆。有研究发现，同等能力的沥青混凝土拌和设　

备，采用滚筒式除了成本会降低１５　２５％之外，在设备操作及维　修费等方面也会降低５－１２％，此外在动力的消耗上也要低２５　

３０％。由于该类拌和设备简单便于拆卸，所以一般属于移动式。　

该类拌和设备的操作工艺我们可以采用图１所示来表示。　

图１滚筒式沥青混凝土拌和生产的工艺流程示意图　

３．２运输设备　

一般而言，沥青混凝土的运输设备是应具有保温功能且可　以自卸的汽车，尤其是在一些高寒地区必须采用专门设计的保　温汽车进行运送。当然，运输设备除了专用的汽车之外，还要具　

有专用的卸料设备，这也是必不可少的设备。　

３＿３摊铺设备　

早期应用在水工工程中的沥青混凝土浇筑，采用的主要摊　铺生产为简易器具或者直接用汽车运送到摊铺现场后利用人　

工摊铺。但现在，科学技术的发展，使得摊铺设备越来越优化，　

主要有三大类：斜坡摊铺设备、心墙专用摊铺机及桥式摊铺机。　４沥青混凝土材料　

４．１沥青　沥青属于胶结材料，对沥青混凝土性能起到了关键性的影　

响，以往常用的针入度为６０～８０的石油沥青，但是随着破碎骨　料质量的不断改进以及一些专用设备的发展，８０～１００的针入度　

也逐渐被广泛应用。本案例所用的沥青为改性沥青，其属于基　

质沥青同一种或者数种改性剂进行适当的工艺加工之后形成　的新型混合物。　

４．２骨料　

骨料属于沥青混凝土不可或缺的一部分，其具备的物理性　

能往往会对沥青混凝土工作性能产生重要的影响。骨料分为了　两种：粗骨料与细骨料（不同国家在粗细上的分型有所不同）。　就我国的规范标准来看，粒径在２．３６ｍｍ以上视为粗骨料，而粒　

径在０．０７５～２．３６ｍｍ之间的骨料视为细骨料。本案例中选用的　

骨料加工石包括白云岩、石灰岩及玄武岩等，它们经过加工后　有着坚硬、清洁，同时与沥青的粘附性良好等优势。此外，为了　

便于防渗层施工，我们在具体的施工中，可以在骨料中加入一　定量的天然砂，以此来提高防渗层的柔性与不透水性。　

４．３填料　

沥青混凝土的填料主要是矿粉，其与沥青组合成胶结料，　能对沥青混凝土的弹塑性、施工性、耐久性及防渗性等产生影　

响。不同国家对于填料的要求不同，我国公路沥青路面施工中　对填料粒径的规范为最大不能超过０．０７５ｍｍ。本案例中所用的　

为石灰岩中的强基性岩石经过磨细所得。　５水工沥青混凝土防渗技术分析　

５．１沥青混凝土面板结构的设计及施工　

５．１．１结构设计　

沥青混凝土防渗面板的结构主要有两类：简式结构（单防　

渗层结构）与复式结构（三明治式防渗结构），两类结构典型的　截面图如图２所示。　

图２典型的沥青混凝土面板结构示意图　

本案例采用的为简式结构，现分析如下：简式结构采用的　

是一层防渗层与一层整平胶结层构成。其中整平胶结层的作用　是为了胶结整平防渗层与下卧层，以便为防渗层施工提供一种　

平整与稳定的工作面，也起到了一定的过渡作用。整平胶结层　应有良好的平整度、斜坡稳定性及透水性，其厚度应在５　

ｌＯｏｍ，压实之后孔隙率应控制在８～１５％。而防渗层属于防渗体　的核心所在，其沥青混凝土经过压实后，受到最大水压作用之　

后应具有足够的柔性、不透水性与斜坡稳定性等。防渗层的厚　

度一般在６ｃｍ以下，孔隙率则必须在３％以内，可以选择一层摊　铺，也可以选择两层摊铺。　

５．１．２面板施工　

沥青混凝土面板施工的工艺流程为：施工准备一混合料制　备一混合料运输一摊铺一碾压一接缝处理。施工过程中应注意　

的问题有：①施工正式开始前，应做好摊铺试验，以此检查配合　

比是否合适，同时也可以检验拌和、摊铺及碾压设备的运行及　配套是否正常，最大化满足施工的工艺需求。②拌和前，应做好　

原材料检验与控制；拌和中，要做好沥青含量、拌和温度及级配　曲线的检测与控制；拌和物的运输应采用沥青混凝土专用运输　

卡车，同时做好必要的保温处理。③摊铺时，混合料应均匀与缓　

慢，尽量连续不问断，摊铺的速度应合适，一般为２　５ｍ／ｍｉｎ，同　时应对层厚、温度等进行检查。④摊铺后应立即碾压，按照初　压、复压及终压三阶段进行，压实要严格控制遍数与温度。　

５．２沥青混凝土心墙坝结构设计及施工　

５．２．１结构设计　

心墙结构设计属于坝体设计中不可或缺的一部分，具体包　括心墙的布置、心墙厚度确定、周边接头与过渡层结构等。心墙　

在布置的时候可以采取垂直或者向下游倾斜的方式，也可以布　置为下部垂直而上部倾斜的方式。心墙的厚度计算比较复杂，　

至今还没有发现简单的计算公式，确定厚度的时候要根据坝体　情况及工程经验决定，面板的厚度一般在６－８ｃｍ，而有学者就　

提出心墙厚度应为面板厚度的６－８倍，实际上中等高坝的心墙　

厚度大约在６０～８０ｅｍ，而高坝的心墙厚度则在ｌｍ左右。　

５．２．２施工　沥青混凝土心墙的施工有以下几个步骤：①准备。包括工　

作面的清理、测量的放样等，而对于心墙下层表面一般无需进　

行特殊的处理，但是必须保持干燥与清洁。②混合料制备。包括　过渡料与混合料，对于心墙工程的沥青混合料拌和设备而言，　

生产能力一般在６０　８０ｔ／ｈ，因此要比沥青混合料面板混合料拌　和设备，一般采用的是挖掘机与轮式装载机。③摊铺。摊铺的时　

候尽量不用人工摊铺，而采用专用的心墙摊铺设备。④碾压。在　碾压的时候一般选用小型振动碾，而且应将心墙与过渡料分开　

进行压实。　

６结语　

通过本文探讨与分析，加之大量的经验表明，要想成功完　成沥青混凝土防渗工程的建设，需要具备四个要素：①原材料　的配合比与结构设计必须合理与科学；②要有专业化的施工机　

械；③施工队伍应经验丰富；④应具备完善的质量控制方法。总　之，水工沥青混凝土防渗建设属于一项利国利民的工程，值得　

我们不断去探索与研究更为先进的技术。　

参考文献：　Ｅ１３郝巨涛．水工沥青混凝土防渗技术［ｃ］．水利水电工程新技术推广研　讨会暨中国水利学会水工结构专业委员会第九次年会论文集，２０１０：　３５～３８．　［２］余华英，韩守都．配合比参数对水工沥青混凝土防渗性能影响的试　验研究［Ｊ］．水资源与水工程学报，２０１０，２１（５）：１４５　１４８，１５１．　［３］李娇凤．简述水工沥青混凝土防渗施工技术［Ｊ］．科学与财富，２０１２　（９）：２６４．　［Ｉ４］马凤超，李冰．沥青混凝土水工防渗体工程的施工技术［Ｊ］．农村实　用科技信息，２０１１（１）：４５．　［５］余梁蜀，丁治平，付世传，等．基于正交试验的水工沥青混凝土配合　比影响因素研究啪．水资源与水工程学报，２０１２，２３（２）：５１～５３．　［６］徐彬彬．浅谈围堰沥青混凝土防渗心墙施工工艺［Ｊ］．中国科技博览，　２０１２（７）：２２４．　

作者简介：和仲明（１９７４～），男，水工工程师，主要从事水利工程　

建筑方面的工作。　

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