專利名稱：用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性瀝青混凝土及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利水電工程防滲材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土及其施工方法。
背景技術(shù)：
浙青混凝土因其防滲性能好，可用于水利水電行業(yè)的土石壩、堆石壩、砌石壩、水庫、蓄水池、渠道、河道堤防、護(hù)岸(坡)等的防滲體。二十世紀(jì)五、六十年代，歐洲已將浙青混凝土用于水庫大面積防滲。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(xù)建成，國內(nèi)浙青混凝土防滲設(shè)計和施工技術(shù)得到了快速發(fā)展。浙青混凝土在-15° C以下呈彈性，在-30° C以下呈脆性。浙青混凝土面板位于壩體、庫盆等表面，除承受因水位變化而產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)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(chǎn)生收縮，特別是當(dāng)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(chǔ)的約束，就會使浙青混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過浙青混凝土抗拉強(qiáng)度時，面板將產(chǎn)生裂縫，出現(xiàn)低溫開裂，因此要求面板應(yīng)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(yán)寒地區(qū)低溫環(huán)境要求，一般采用改性浙青混凝土，而目前我國水工改性浙青混凝土沒有相關(guān)的設(shè)計和施工規(guī)范。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，采用的防滲層改性浙青混凝土平均凍斷溫度只能達(dá)到-38° C的水平，制約了浙青混凝土在嚴(yán)寒環(huán)境地區(qū)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低溫抗裂性能良好，適用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土及其施工方法。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的本發(fā)明的用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土，包括下面質(zhì)量百分比的組分SBS 改性浙青 6. 9% 7. 8%堿性礦粉填料10% 13%骨料余量所述骨料包括質(zhì)量百分比42% 56%、最大粒徑16mm的堿性粗骨料和質(zhì)量百分比58% 44%的細(xì)骨料；所述細(xì)骨料中質(zhì)量百分比50% 70%為人工砂，50% 30%為天然砂；填料和骨料構(gòu)成的礦料級配指數(shù)O. 15 O. 40 ;所述SBS改性浙青5° C延度(5cm/min)彡70cm、脆點(diǎn)彡-22。C，薄膜烘箱后5° C延度(5cm/min)彡 30cm、脆點(diǎn)< -19° C。
優(yōu)選，所述堿性礦粉填料，不結(jié)團(tuán)塊、不含有機(jī)質(zhì)及泥土，其性能指標(biāo)要求為表觀密度之2. 5g/cm3,親水系數(shù)彡I. 0，含水率彡O. 5%，細(xì)度〈O. 6mm為100%，細(xì)度〈O. 15mm大于90%,細(xì)度〈O. 075mm 大于 85%。優(yōu)選，所述堿性粗骨料，質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不因加熱而引起性質(zhì)變化，粒徑2. 36mnTl6mm,與浙青黏附性彡4級,針片狀顆粒含量< 25%。優(yōu)選，所述細(xì)骨料，質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不因加熱而引起性質(zhì)變化，粒徑O. 075mm 2. 36mm,水穩(wěn)定等級> 6級。上述的用于嚴(yán)寒環(huán)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(jìn)行粗、細(xì)骨料加工及篩分，各級骨料初配；2)原材料預(yù)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 ;堿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(jī)中按配合比將上述原材料拌和均勻，浙青混合料出機(jī)口溫度為160° C 180° Co4)鋪筑前先將下部基礎(chǔ)表面清理干凈，鋪筑時除與混凝土結(jié)構(gòu)相鄰的狹窄部位或常規(guī)壓實(shí)設(shè)備無法使用的區(qū)域采用人工攤鋪和壓實(shí)外，其它部位均采用機(jī)械攤鋪和碾壓，攤鋪溫度150° C 170° C，初始碾壓溫度大于140° C，二次碾壓溫度大于115° C，終碾溫度大于90° C，得到用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的改性浙青混凝土用于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(wěn)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(dá)到低于-45° C的水平，解決了嚴(yán)寒地區(qū)浙青混凝土的低溫凍斷問題，可廣泛適用于寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)的水利水電工程。而且本發(fā)明提供的浙青混凝土施工方法，使得本發(fā)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(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土，包括下面質(zhì)量百分比的組分SBS 改性浙青 6. 9% 7. 8%堿性礦粉填料10% 13%骨料余量所述骨料包括質(zhì)量百分比42% 56%、最大粒徑16mm的堿性粗骨料和質(zhì)量百分比58% 44%的細(xì)骨料；所述細(xì)骨料中質(zhì)量百分比50% 70%為人工砂，50% 30%為天然砂；填料和骨料構(gòu)成的礦料級配指數(shù)O. 15 O. 40 ;所述SBS改性浙青5° C延度(5cm/min)彡70cm、脆點(diǎn)彡-22° C，薄膜烘箱后5° C延度(5cm/min)彡 30cm、脆點(diǎn)< -19° C。優(yōu)選，所述堿性礦粉填料，不結(jié)團(tuán)塊、不含有機(jī)質(zhì)及泥土，其性能指標(biāo)要求為表觀密度彡2. 5g/cm3，親水系數(shù)彡I. 0，含水率彡O. 5%，細(xì)度< O. 6mm為100%，細(xì)度〈O. 15mm大于 90%，細(xì)度〈O. 075mm 大于 85%。優(yōu)選，所述堿性粗骨料，質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不因加熱而引起性質(zhì)變化，粒徑2. 36mm 16mm,與浙青黏附性彡4級,針片狀顆粒含量彡25%。優(yōu)選，所述細(xì)骨料，質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不因加熱而引起性質(zhì)變化，粒徑O. 075mm 2. 36mm,水穩(wěn)定等級> 6級。上述的用于嚴(yán)寒環(huán)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(jìn)行粗、細(xì)骨料加工及篩分，各級骨料初配；2)原材料預(yù)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 ;堿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(jī)中按配合比將上述原材料拌和均勻，浙青混合料出機(jī)口溫度為160° C 180° C ；4)鋪筑前先將下部基礎(chǔ)表面清理干凈，鋪筑時除與混凝土結(jié)構(gòu)相鄰的狹窄部位或常規(guī)壓實(shí)設(shè)備無法使用的區(qū)域采用人工攤鋪和壓實(shí)外，其它部位均采用機(jī)械攤鋪和碾壓，攤鋪溫度150° C 170° C，初始碾壓溫度大于140° C，二次碾壓溫度大于115° C，終碾溫度大于90° C，得到用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土。下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明(下面百分比均為質(zhì)量百分比)采用原材料的具體指標(biāo)要求如下。一、SBS改性浙青性能指標(biāo)為針入度(25。C,100g, 5s) >100 (l/10mm),針入度指數(shù)PI彡-I. 2，5。C 延度(5cm/min) > 70cm,15。C 延度(5cm/min) > 100cm,軟化點(diǎn)(環(huán)球法)彡45° C，運(yùn)動粘度(I35。C)彡3Pas,脆點(diǎn)彡-22°C，閃點(diǎn)(開口法)彡230。C，溶解度(三氯乙烯)彡99 %，彈性恢復(fù)(25°C)之 55%，離析，48h軟化點(diǎn)差彡2. 5° C，基質(zhì)浙青含蠟量(裂解法)^ 2%,薄膜烘箱后質(zhì)量變化< 1.0%，薄膜烘箱后軟化點(diǎn)升高< 5° C，薄膜烘箱后針入度比(25° C) ^ 50%,薄膜烘箱后脆點(diǎn)彡-19° C，薄膜烘箱后5° C延度(5cm/min)彡30cm,薄膜烘箱后15。C 延度(5cm/min) ^ 80cm。二、填料為堿性礦粉，不結(jié)團(tuán)塊、不含有機(jī)質(zhì)及泥土，其性能指標(biāo)要求為表觀密度之2. 5g/cm3，
親水系數(shù)(煤油與水沉淀法)(I. 0，含水率彡O. 5%,細(xì)度〈O.6mm 為 100%，細(xì)度〈O. 15mm 大于 90%，細(xì)度〈O. 075mm 大于 85%。三、骨料所述的粗骨料為堿性粗骨料，粒徑2. 36mm 16mm，級配良好，質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不因加熱而引起性質(zhì)變化，其性能指標(biāo)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<O. 5%，耐久性(硫酸鈉干濕循環(huán)5次的質(zhì)量損失)(12%，超徑(方孔篩)〈5%，遜徑(方孔篩)〈10%。所述的細(xì)骨料50% 70%采用人工砂，50% 30%采用天然砂，粒徑O. 075mm 2. 36mm，級配良好，質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不因加熱而引起性質(zhì)變化，其性能指標(biāo)為表觀密度彡2. 55g/cm3，吸水率彡2%,水穩(wěn)定等級(硫酸鈉溶液煮沸Imin) > 6級，耐久性(硫酸鈉干濕循環(huán)5次的質(zhì)量損失)(15%，有機(jī)質(zhì)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(zhì)含量人工砂0%，天然砂〈1%，超徑(方孔篩)〈5%。實(shí)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?guī)r礦粉含量11. 1%;大理巖粗骨料含量47. 2%，最大粒徑16mm;細(xì)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(shù)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(jī)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，終碾溫度大于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(shí)施例I中用到的改性浙青性能測試指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土，其特征在于，包括下面質(zhì)量百分比的組分 SBS改性浙青6. 9% 7. 8% 堿性礦粉填料10% 13% 骨料余量 所述骨料包括質(zhì)量百分比42% 56%、最大粒徑16mm的堿性粗骨料和質(zhì)量百分比58% 44%的細(xì)骨料；所述細(xì)骨料中質(zhì)量百分比50% 70%為人工砂，50% 30%為天然砂； 填料和骨料構(gòu)成的礦料級配指數(shù)O. 15 O. 40 ; 所述SBS改性浙青5° C延度彡70cm、脆點(diǎn)<-22° C，薄膜烘箱后5° C延度彡30cm、脆點(diǎn)彡-19° C。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土，其特征在于，所述堿性礦粉填料，不結(jié)團(tuán)塊、不含有機(jī)質(zhì)及泥土，其性能指標(biāo)要求為表觀密度> 2. 5g/cm3，親水系數(shù)彡I. 0，含水率彡O. 5%,細(xì)度〈O. 6mm為100%，細(xì)度〈O. 15mm大于90%，細(xì)度〈O. 075mm大于85%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土，其特征在于，所述堿性粗骨料，質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不因加熱而引起性質(zhì)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(jù)權(quán)利要求I所述的用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土，其特征在于，所述細(xì)骨料，質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不因加熱而引起性質(zhì)變化，粒徑O. 075mm 2. 36mm,水穩(wěn)定等級彡6級。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土施工方法，其特征在于，包括以下步驟 1)先進(jìn)行粗、細(xì)骨料加工及篩分，各級骨料初配； 2)原材料預(yù)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 ;堿性礦粉填料加熱溫度為70° C 90° C; 3)在拌和機(jī)中按配合比將上述原材料拌和均勻，浙青混合料出機(jī)口溫度為160°C 180° C ； 4)鋪筑前先將下部基礎(chǔ)表面清理干凈，鋪筑時除與混凝土結(jié)構(gòu)相鄰的狹窄部位或常規(guī)壓實(shí)設(shè)備無法使用的區(qū)域采用人工攤鋪和壓實(shí)外，其它部位均采用機(jī)械攤鋪和碾壓，攤鋪溫度150° C 170° C，初始碾壓溫度大于140° C，二次碾壓溫度大于115° C，終碾溫度大于90° C，得到用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土。
6.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土施工方法，其特征在于，包括以下步驟 1)先進(jìn)行粗、細(xì)骨料加工及篩分，各級骨料初配； 2)原材料預(yù)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 ;堿性礦粉填料不加熱； 3)在拌和機(jī)中按配合比將上述原材料拌和均勻，浙青混合料出機(jī)口溫度為160°C 180° C ；4)鋪筑前先 將下部基礎(chǔ)表面清理干凈，鋪筑時除與混凝土結(jié)構(gòu)相鄰的狹窄部位或常規(guī)壓實(shí)設(shè)備無法使用的區(qū)域采用人工攤鋪和壓實(shí)外，其它部位均采用機(jī)械攤鋪和碾壓，攤鋪溫度150° C 170° C，初始碾壓溫度大于140° C，二次碾壓溫度大于115° C，終碾溫度大于90° C，得到用于嚴(yán)寒環(huán)境防滲層的改性浙青混凝土。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于嚴(yán)寒環(huán)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％，堿性礦粉含量10%～13%，其余部分為骨料。堿性粗骨料占骨料總量的42%～56%，最大粒徑16mm；細(xì)骨料占骨料總量的58%～44%，其中50％～70％為人工砂，50％～30％為天然砂。礦料級配指數(shù)0.15～0.40。在傳統(tǒng)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(jī)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(jī)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，初始碾壓溫度大于140°C，二次碾壓溫度大于115°C，終碾溫度大于90°C。本發(fā)明的瀝青混凝土具有良好的低溫抗裂性能，可廣泛用于寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)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(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)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(tuán)北京勘測設(shè)計研究院