用於嚴寒環境防滲層的改性瀝青混凝土及其施工方法
2023-05-18 04:32:16 2
專利名稱：用於嚴寒環境防滲層的改性瀝青混凝土及其施工方法
技術領域：
本發明涉及水利水電工程防滲材料技術領域，具體涉及一種用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土及其施工方法。
背景技術：
浙青混凝土因其防滲性能好，可用於水利水電行業的土石壩、堆石壩、砌石壩、水庫、蓄水池、渠道、河道堤防、護岸(坡)等的防滲體。二十世紀五、六十年代，歐洲已將浙青混凝土用於水庫大面積防滲。近年來隨著天荒坪、張河灣、西龍池、寶泉等一些浙青混凝土防滲工程陸續建成，國內浙青混凝土防滲設計和施工技術得到了快速發展。浙青混凝土在-15° C以下呈彈性，在-30° C以下呈脆性。浙青混凝土面板位於壩體、庫盆等表面，除承受因水位變化而產生的應力應變外，尚要承受因氣溫變化帶來的作用。在低溫時浙青混凝土將產生收縮，特別是當寒流急劇降溫或抽水蓄能電站水庫水位快速下降時，暴露在大氣中的面板會承受明顯的溫度荷載作用，受基礎的約束，就會使浙青混凝土內部產生拉應力。當拉應力超過浙青混凝土抗拉強度時，面板將產生裂縫，出現低溫開裂，因此要求面板應有低溫不開裂的能力。選擇低溫性能好的普通石油浙青配置防滲層浙青混凝土，平均凍斷溫度約-30° C，不能滿足我國華北、東北、西北等寒冷及嚴寒地區低溫環境要求，一般採用改性浙青混凝土，而目前我國水工改性浙青混凝土沒有相關的設計和施工規範。已建的浙青混凝土面板防滲工程，氣溫最低的是西龍池抽水蓄能電站上水庫，其極端最低氣溫為-34. 5° C，採用的防滲層改性浙青混凝土平均凍斷溫度只能達到-38° C的水平，制約了浙青混凝土在嚴寒環境地區的應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種低溫抗裂性能良好，適用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土及其施工方法。為了克服現有技術的不足，本發明的技術方案是這樣解決的本發明的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土，包括下面質量百分比的組分SBS 改性浙青 6. 9% 7. 8%鹼性礦粉填料10% 13%骨料餘量所述骨料包括質量百分比42% 56%、最大粒徑16mm的鹼性粗骨料和質量百分比58% 44%的細骨料；所述細骨料中質量百分比50% 70%為人工砂，50% 30%為天然砂；填料和骨料構成的礦料級配指數O. 15 O. 40 ;所述SBS改性浙青5° C延度(5cm/min)彡70cm、脆點彡-22。C，薄膜烘箱後5° C延度(5cm/min)彡 30cm、脆點< -19° C。
優選，所述鹼性礦粉填料，不結團塊、不含有機質及泥土，其性能指標要求為表觀密度之2. 5g/cm3,親水係數彡I. 0，含水率彡O. 5%，細度〈O. 6mm為100%，細度〈O. 15mm大於90%,細度〈O. 075mm 大於 85%。優選，所述鹼性粗骨料，質地堅硬、新鮮，不因加熱而引起性質變化，粒徑2. 36mnTl6mm,與浙青黏附性彡4級,針片狀顆粒含量 6級。上述的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土施工方法，包括以下步驟I)先進行粗、細骨料加工及篩分，各級骨料初配；2)原材料預處理SBS改性浙青加熱溶化，加熱溫度160° C 180° C ;骨料加熱溫度180° C 200° C ;鹼性礦粉填料視需要決定是否加熱，若加熱，溫度為70° C 90。C ；3)在拌和機中按配合比將上述原材料拌和均勻，浙青混合料出機口溫度為160° C 180° Co4)鋪筑前先將下部基礎表面清理乾淨，鋪築時除與混凝土結構相鄰的狹窄部位或常規壓實設備無法使用的區域採用人工攤鋪和壓實外，其它部位均採用機械攤鋪和碾壓，攤鋪溫度150° C 170° C，初始碾壓溫度大於140° C，二次碾壓溫度大於115° C，終碾溫度大於90° C，得到用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土。本發明與現有技術相比具有以下優點本發明的改性浙青混凝土用於水利水電工程面板防滲層，不僅具有良好的防滲性能、變形性能、抗斜坡流淌性能、水穩定性能和抗老化性能，還可大幅度提高其低溫抗裂性能，使改性浙青混凝土的平均凍斷溫度達到低於-45° C的水平，解決了嚴寒地區浙青混凝土的低溫凍斷問題，可廣泛適用於寒冷及嚴寒地區的水利水電工程。而且本發明提供的浙青混凝土施工方法，使得本發明的改性浙青混凝土施工方便快捷、厚度均勻、防滲效果良好。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明本發明的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土，包括下面質量百分比的組分SBS 改性浙青 6. 9% 7. 8%鹼性礦粉填料10% 13%骨料餘量所述骨料包括質量百分比42% 56%、最大粒徑16mm的鹼性粗骨料和質量百分比58% 44%的細骨料；所述細骨料中質量百分比50% 70%為人工砂，50% 30%為天然砂；填料和骨料構成的礦料級配指數O. 15 O. 40 ;所述SBS改性浙青5° C延度(5cm/min)彡70cm、脆點彡-22° C，薄膜烘箱後5° C延度(5cm/min)彡 30cm、脆點< -19° C。優選，所述鹼性礦粉填料，不結團塊、不含有機質及泥土，其性能指標要求為表觀密度彡2. 5g/cm3，親水係數彡I. 0，含水率彡O. 5%，細度 6級。上述的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土施工方法，包括以下步驟I)先進行粗、細骨料加工及篩分，各級骨料初配；2)原材料預處理SBS改性浙青加熱溶化，加熱溫度160° C 180° C ;骨料加熱溫度180° C 200° C ;鹼性礦粉填料視需要決定是否加熱，若加熱，溫度為70° C 90。C ；3)在拌和機中按配合比將上述原材料拌和均勻，浙青混合料出機口溫度為160° C 180° C ；4)鋪筑前先將下部基礎表面清理乾淨，鋪築時除與混凝土結構相鄰的狹窄部位或常規壓實設備無法使用的區域採用人工攤鋪和壓實外，其它部位均採用機械攤鋪和碾壓，攤鋪溫度150° C 170° C，初始碾壓溫度大於140° C，二次碾壓溫度大於115° C，終碾溫度大於90° C，得到用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土。下面結合具體實施例進行詳細說明(下面百分比均為質量百分比)採用原材料的具體指標要求如下。一、SBS改性浙青性能指標為針入度(25。C,100g, 5s) >100 (l/10mm),針入度指數PI彡-I. 2，5。C 延度(5cm/min) > 70cm,15。C 延度(5cm/min) > 100cm,軟化點(環球法)彡45° C，運動粘度(I35。C)彡3Pas,脆點彡-22°C，閃點(開口法)彡230。C，溶解度(三氯乙烯)彡99 %，彈性恢復(25°C)之 55%，離析，48h軟化點差彡2. 5° C，基質浙青含蠟量(裂解法)^ 2%,薄膜烘箱後質量變化< 1.0%，薄膜烘箱後軟化點升高< 5° C，薄膜烘箱後針入度比(25° C) ^ 50%,薄膜烘箱後脆點彡-19° C，薄膜烘箱後5° C延度(5cm/min)彡30cm,薄膜烘箱後15。C 延度(5cm/min) ^ 80cm。二、填料為鹼性礦粉，不結團塊、不含有機質及泥土，其性能指標要求為表觀密度之2. 5g/cm3，
親水係數(煤油與水沉澱法)(I. 0，含水率彡O. 5%,細度〈O.6mm 為 100%，細度〈O. 15mm 大於 90%，細度〈O. 075mm 大於 85%。三、骨料所述的粗骨料為鹼性粗骨料，粒徑2. 36mm 16mm，級配良好，質地堅硬、新鮮，不因加熱而引起性質變化，其性能指標為表觀密度彡2.6g/cm3，與浙青黏附性(水煮法)> 4級，針片狀顆粒含量(顆粒最大、最小尺寸比>3) ( 25%， 壓碎值(壓力400kN)彡30%，吸水率彡2%,含泥量 6級，耐久性(硫酸鈉乾濕循環5次的質量損失)(15%，有機質及泥土含量人工砂0%，天然砂彡2%， 石粉含量人工砂〈5%，天然砂0%，輕物質含量人工砂0%，天然砂〈1%，超徑(方孔篩)〈5%。實施例I施工方法選用的防滲層改性浙青混凝土原材料和配合比SBS改性浙青含量7.5% ;石灰巖礦粉含量11. 1%;大理巖粗骨料含量47. 2%，最大粒徑16mm;細骨料含量34. 2%，其中大理巖人工砂為20. 5%，天然砂為13. 7%。礦料級配指數O. 40。改性浙青加熱溫度為160° C 170° C，骨料加熱溫度為180° C 190° C ;浙青混合料出機口溫度為165° C。攤鋪溫度為150° C 160° C，初始碾壓溫度142° C，二次碾壓溫度116° C，終碾溫度大於93° C。浙青混凝土凍斷溫度為-45. 6° C。具體原材料和得到的改性浙青混凝土性能見表1-5。表I實施例I中用到的改性浙青性能測試指標
權利要求
1.一種用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土，其特徵在於，包括下面質量百分比的組分 SBS改性浙青6. 9% 7. 8% 鹼性礦粉填料10% 13% 骨料餘量 所述骨料包括質量百分比42% 56%、最大粒徑16mm的鹼性粗骨料和質量百分比58% 44%的細骨料；所述細骨料中質量百分比50% 70%為人工砂，50% 30%為天然砂； 填料和骨料構成的礦料級配指數O. 15 O. 40 ; 所述SBS改性浙青5° C延度彡70cm、脆點<-22° C，薄膜烘箱後5° C延度彡30cm、脆點彡-19° C。
2.根據權利要求I所述的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土，其特徵在於，所述鹼性礦粉填料，不結團塊、不含有機質及泥土，其性能指標要求為表觀密度> 2. 5g/cm3，親水係數彡I. 0，含水率彡O. 5%,細度〈O. 6mm為100%，細度〈O. 15mm大於90%，細度〈O. 075mm大於85%。
3.根據權利要求I所述的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土，其特徵在於，所述鹼性粗骨料，質地堅硬、新鮮，不因加熱而引起性質變化，粒徑2. 36mnTl6mm，與浙青黏附性^ 4級，針片狀顆粒含量< 25%。
4.根據權利要求I所述的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土，其特徵在於，所述細骨料，質地堅硬、新鮮，不因加熱而引起性質變化，粒徑O. 075mm 2. 36mm,水穩定等級彡6級。
5.如權利要求1-4任一項所述的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土施工方法，其特徵在於，包括以下步驟 1)先進行粗、細骨料加工及篩分，各級骨料初配； 2)原材料預處理SBS改性浙青加熱溶化，加熱溫度160°C 180° C ;骨料加熱溫度180° C 200° C ;鹼性礦粉填料加熱溫度為70° C 90° C; 3)在拌和機中按配合比將上述原材料拌和均勻，浙青混合料出機口溫度為160°C 180° C ； 4)鋪筑前先將下部基礎表面清理乾淨，鋪築時除與混凝土結構相鄰的狹窄部位或常規壓實設備無法使用的區域採用人工攤鋪和壓實外，其它部位均採用機械攤鋪和碾壓，攤鋪溫度150° C 170° C，初始碾壓溫度大於140° C，二次碾壓溫度大於115° C，終碾溫度大於90° C，得到用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土。
6.如權利要求1-4任一項所述的用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土施工方法，其特徵在於，包括以下步驟 1)先進行粗、細骨料加工及篩分，各級骨料初配； 2)原材料預處理SBS改性浙青加熱溶化，加熱溫度160°C 180° C ;骨料加熱溫度180° C 200° C ;鹼性礦粉填料不加熱； 3)在拌和機中按配合比將上述原材料拌和均勻，浙青混合料出機口溫度為160°C 180° C ；4)鋪筑前先 將下部基礎表面清理乾淨，鋪築時除與混凝土結構相鄰的狹窄部位或常規壓實設備無法使用的區域採用人工攤鋪和壓實外，其它部位均採用機械攤鋪和碾壓，攤鋪溫度150° C 170° C，初始碾壓溫度大於140° C，二次碾壓溫度大於115° C，終碾溫度大於90° C，得到用於嚴寒環境防滲層的改性浙青混凝土。
全文摘要
本發明公開了用於嚴寒環境防滲層的改性瀝青混凝土及其施工方法，SBS改性瀝青含量6.9％～7.8％，鹼性礦粉含量10%～13%，其餘部分為骨料。鹼性粗骨料佔骨料總量的42%～56%，最大粒徑16mm；細骨料佔骨料總量的58%～44%，其中50％～70％為人工砂，50％～30％為天然砂。礦料級配指數0.15～0.40。在傳統瀝青混凝土施工過程中提高原材料加熱和瀝青混合料出機口溫度，改性瀝青加熱溫度為160°C～180°C，骨料加熱溫度為180°C～200°C，瀝青混合料出機口溫度為160°C～180°C；提高瀝青混合料攤鋪和碾壓溫度，攤鋪溫度150°C～170°C，初始碾壓溫度大於140°C，二次碾壓溫度大於115°C，終碾溫度大於90°C。本發明的瀝青混凝土具有良好的低溫抗裂性能，可廣泛用於寒冷及嚴寒地區的瀝青混凝土面板防滲工程。
文檔編號C04B26/26GK102875059SQ20121042796
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者趙軼, 任少輝, 呂明治, 張沁成, 李振中, 陳建華 申請人:中國水電顧問集團北京勘測設計研究院