1 水工瀝青混凝土技術(shù)的發(fā)展及其生產(chǎn)特征

　　1. 1 水工瀝青混凝土技術(shù)的發(fā)展

　　瀝青混凝土作為防滲體用于水利水電工程， 始于20 世紀(jì) 20 30 年代， 因其具有良好的不透水性、力學(xué)穩(wěn)定性、耐久性及適應(yīng)變形的特性， 并因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工程量小、易于施工、節(jié)省土地、有利于環(huán)境保護(hù)等特點(diǎn)而在歐洲等地廣為采用。在近 20年， 瀝青混凝土技術(shù)日趨成熟， 并得到大力推廣應(yīng)用， 具有良好的發(fā)展前景。

　　1. 2 水工瀝青混凝土生產(chǎn)特征

　　水工瀝青混凝土的不透水性、力學(xué)穩(wěn)定性、耐久性及適應(yīng)變形等工作性能， 一方面與其組成原材料的物理化學(xué)性質(zhì)有著密切聯(lián)系， 另一方面， 在原材料一定的情況下， 與原材料加工生產(chǎn)后的施工性能有著更為重要的聯(lián)系， 這些因素貫穿于水工瀝青混凝土生產(chǎn)的全過(guò)程。

　　水利水電工程的工程量及投資規(guī)模巨大， 關(guān)系國(guó)計(jì)民生， 質(zhì)量尤為重要， 如采用瀝青混凝土作為防滲體， 對(duì)原材料的選擇要做充分地論證研究。同時(shí)， 對(duì)礦料的加工特征和混合料制備工藝應(yīng)予以嚴(yán)格控制， 如礦料的粒徑、粒形、針片狀含量、含泥量、礦料熱均衡度、瀝青的最佳加熱恒溫、混合料的裹覆率等， 控制好這些指標(biāo)， 是生產(chǎn)優(yōu)良水工瀝青混凝土的必備條件。

　　2 礦料技術(shù)要求及其選擇

　　礦料是瀝青混凝土的骨架組成部分， 包括粗骨料（ 粒徑大于2. 5 mm） 、細(xì)骨料（ 粒徑 0. 074 2. 5 mm） 及填料（ 粒徑小于 0. 074 mm） 3 部分， 其物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)瀝青混凝土的施工性能與工作性能有著極大的影響。

　　2. 1 骨料

　　2. 1. 1 骨料技術(shù)要求

　　骨料是瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)骨架， 占瀝青混凝土組成的80% ， 一般要求用清潔、堅(jiān)硬、耐久、均勻的巖石加工制作， 并要求粗骨料與瀝青的粘結(jié)力及細(xì)骨料的水穩(wěn)定性優(yōu)良。

　　（ 1） 我國(guó) SD220- 87 規(guī)范建議粗骨料盡量采用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈新鮮、熱穩(wěn)定性好、密度不小于 2. 5 kg/ cm 3、吸水率不大于3% 、耐久性及粘附性良好的堿性巖石加工制作。要求耐久性用硫酸鈉法干濕循環(huán) 5 次， 其重量損失不大于 12% ； 要求與瀝青的粘結(jié)力達(dá) 4 級(jí)以上， 并對(duì)含泥量、粒形及級(jí)配等加工指標(biāo)提出了嚴(yán)格要求。

　?。?2） 對(duì)于細(xì)骨料， 則要求其質(zhì)地堅(jiān)硬、熱穩(wěn)定性好、干凈（ 不含有機(jī)質(zhì)及雜質(zhì)） 、重量損失不大于 15% ， 水穩(wěn)定等級(jí)不低于 4級(jí)， 對(duì)含泥量、粒形及級(jí)配等加工指標(biāo)也提出了嚴(yán)格要求。

　　2. 1. 2 骨料選擇

　?。?1） 由于堿性巖石（ 特別是碳酸鹽類巖石） 對(duì)瀝青的化學(xué)吸附作用而使骨料與瀝青具有很好的粘附性能， 為了保證瀝青混凝土的水穩(wěn)定性， 我國(guó)瀝青混凝土防滲工程多采用石灰?guī)r、白云巖等巖石加工骨料； 國(guó)外大多數(shù)瀝青混凝土防滲工程也是如此。

　　但是自然界中碳酸鹽巖的分布僅占 0. 25% ， 資源極為有限。我國(guó)得天獨(dú)厚， 石灰?guī)r、白云巖資源廣泛分布， 尤其是在水資源豐富的東南及西南地區(qū)， 建設(shè)瀝青混凝土防滲工程， 可以就地取材或在附近獲得優(yōu)質(zhì)礦質(zhì)材料。

　?。?2） 國(guó)內(nèi)外一些瀝青混凝土防滲工程中， 也有因缺乏堿性骨料料源， 而不得不考慮使用改性的酸性骨料配制瀝青混凝土的情況， 因此， 對(duì)缺乏堿性骨料的工程， 研究采用當(dāng)?shù)仄渌?酸性或中性的） 材料， 有其現(xiàn)實(shí)必要性和經(jīng)濟(jì)意義。

　?。?3） 為改善瀝青混合料的施工性能， 降低瀝青混凝土的孔隙率， 提高瀝青混凝土的不透水性與柔性等工作性能， 往往通過(guò)在瀝青混合料拌制過(guò)程中摻加少量天然砂， 以獲得良好的施工性能與工作性能， 同時(shí)， 天然砂因其表面包有一層鐵、鋁和其它金屬化合物， 使其與瀝青的粘附性得到極大改善， 這一點(diǎn)為國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)瀝青混凝土防滲工程所證實(shí)。

　　2. 2 填料

　　2. 2. 1 填料技術(shù)要求

　　我國(guó) SD220- 87 規(guī)范規(guī)定： 礦粉親水系數(shù)不大于 1. 0， 含水率小于 0. 5% ， 細(xì)度要求 0. 074 mm 篩孔總通過(guò)率大于 70% ， 且0. 15 mm 篩孔總通過(guò)率大于 90% ， 0. 6 mm 篩孔通過(guò)率為 100% .

　　工程上， 一般使用堿性礦粉， 常用的有石灰?guī)r粉、白云巖粉、水泥和滑石粉等， 而以石灰?guī)r和白云巖磨細(xì)的礦粉為最好。

　　2. 2. 2 填料的選擇使用

　　在工程實(shí)踐中， 國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)瀝青混凝土防滲工程使用石灰?guī)r礦粉作填充料， 其次是水泥， 也有使用水泥熟料、滑石粉及粉煤灰等作填充料的， 效果良好。

歡迎光臨環(huán)球破碎機(jī)網(wǎng)　?。?1） 在使用石灰?guī)r或白云巖作骨料的瀝青混凝土防滲工程中， 使用同種原巖加工礦粉作為填料， 不僅使骨料與填料具有同一物理化學(xué)性質(zhì)， 而且比使用其它礦質(zhì)材料作填充料具有更為優(yōu)良的正配性。這一點(diǎn)從理論上和實(shí)踐上均得到佐證， 在工程實(shí)踐中更是如此， 這也是許多瀝青混凝土工程對(duì)堿性骨料加工過(guò)程中產(chǎn)生的粉細(xì)料要全面加以利用的主要原因。

　?。?2） 水泥和水泥熟料是一種燒結(jié)粉磨材料， 一些工程用其作填料， 收到良好效果， 且粉磨的水泥熟料優(yōu)于水泥， 這是因?yàn)樗嗍怯伤嗍炝吓c石膏及其它材料混合磨制而成， 成分稍復(fù)雜。

　?。?3） 粉煤灰是一種燒結(jié)礦物材料， 尤其是高鈣粉煤灰， 其物理化學(xué)性質(zhì)證明其可作為瀝青混凝土填料， 但其顆粒具有一定的微孔結(jié)構(gòu)， 對(duì)瀝青有選擇性吸附和滲入作用， 因而使瀝青混合料瀝青用量增加、熱穩(wěn)定性差， 和易性和可壓實(shí)性降低， 應(yīng)進(jìn)行針對(duì)分析和適當(dāng)處理， 國(guó)內(nèi)外水工瀝青混凝土工程使用也較少。

　?。?4） 滑石粉是一種憎水性材料， 也是一種優(yōu)質(zhì)填充材料， 但滑石粉原石資源極為短缺， 價(jià)格昂貴， 這也是工程中一般以使用石灰?guī)r和白云巖磨細(xì)的礦粉為最好的主要原因之一。

　　3 礦料加工技術(shù)

　　瀝青混凝土不僅對(duì)礦料物理化學(xué)性能有嚴(yán)格要求， 而且對(duì)礦料經(jīng)加工后的粒形， 粉細(xì)料含量， 級(jí)配及礦料含水率等指標(biāo)都有極高要求， 且宜采用干法加工工藝。

　　3. 1 礦料的加工特征和工藝技術(shù)要求

　?。?1） 水工瀝青混凝土要求經(jīng)過(guò)加工的礦料不僅具有粗糙的表面， 針片狀含量低（ < 10%） ， 粒形宜近于方圓狀， 還要求加工工藝產(chǎn)生合適含量的粉細(xì)物料， 顯然， 這些要求比 SD207- 82 規(guī)范更為嚴(yán)格， 對(duì)破碎工藝提出了更高的要求。

　?。?2） 水工瀝青混凝土對(duì)礦料級(jí)配的要求比水泥混凝土對(duì)骨料級(jí)配的要求更為嚴(yán)格， 從二者級(jí)配曲線對(duì)比分析， 水工瀝青混凝土礦料分級(jí)嚴(yán)格， 級(jí)配曲線圓滑， 包絡(luò)線范圍極小， 且需在2. 5 mm 及 0. 074 mm 實(shí)現(xiàn)粉細(xì)料干法分級(jí)， 有極大的難度。

　　3. 2 礦料加工技術(shù)現(xiàn)狀

　　（ 1） 目前， 國(guó)內(nèi)外水利工程破碎工藝主力機(jī)型主要有旋回破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)、鄂式破碎機(jī)、反擊破碎機(jī)、旋盤制砂機(jī)及棒磨機(jī)等， 主要用于制取砂石骨料。旋回破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)為重型設(shè)備， 投資規(guī)模大； 鄂式破碎機(jī)破碎后的物料針片狀含量高，結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重； 旋盤制砂機(jī)進(jìn)料粒度有限， 破碎比?。?棒磨機(jī)則比較適用于濕法生產(chǎn)； 以上機(jī)型均難以滿足瀝青混凝土礦料破碎的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求， 為此， 探討由反擊式破碎機(jī)與立式?jīng)_擊破碎機(jī)聯(lián)合組成礦料破碎工藝應(yīng)是有效的方式。

　　從破碎機(jī)工作原理及工程實(shí)際使用情況看， 反擊式破碎機(jī)與立式?jīng)_擊破碎機(jī)均為成熟機(jī)型， 具有沖擊破碎和磨琢雙重功能， 一般用于破碎石灰石， 破碎比大， 破碎效率高， 產(chǎn)品粒度好，粒級(jí)可直接調(diào)控， 骨料結(jié)構(gòu)破壞小。前者在水利工程各工段及建材行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用， 在冶金行業(yè)應(yīng)用也較普遍， 可明顯降低針片狀顆粒含量， 后者在國(guó)外是非常成熟的產(chǎn)品， 應(yīng)用也比較廣泛， 我國(guó)近幾年開(kāi)發(fā)了該機(jī)型， 主要用于水泥廠礦石破碎， 在水利工程中應(yīng)用也較成功， 其顯著特點(diǎn)是適于生產(chǎn)粉細(xì)物料， 使物料具有良好的粒形。

　?。?2） 工程中 5 mm 及 2. 5 mm 物料的濕法篩分在實(shí)際生產(chǎn)及生產(chǎn)性試驗(yàn)中已實(shí)現(xiàn)， 而 2. 5 mm 或 0. 6 mm 實(shí)現(xiàn)干法篩分在我國(guó)水利工程中尚無(wú)工程先例。但是， 從篩分理論上分析， 2. 5 mm與0. 6 mm 干法分級(jí)是完全可以實(shí)現(xiàn)的， 使用弧線篩、弛張篩等厚篩及直線篩均可， 對(duì) 0. 074 mm 級(jí)物料的分級(jí)， 則可使用分選機(jī)分選， 從石灰加工及玻璃制造行業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)情況看， 已實(shí)現(xiàn)了0. 15 mm 物料直線篩干法篩分， 而< 0. 074 mm 物料已在粉煤灰等物料上實(shí)現(xiàn)了分選。

　　4 天荒坪和三峽茅坪溪瀝青混凝土生產(chǎn)實(shí)例

　　水工瀝青混凝土在我國(guó) 80 年代初及以前的一些中小型水利工程中有一些應(yīng)用， 但技術(shù)及應(yīng)用上與歐洲國(guó)家有較大差距。

　　90 年代中期， 我國(guó)因地制宜， 在一些大中型水利水電工程建設(shè)中， 相繼采用了瀝青混凝土防滲技術(shù)， 還有多座瀝青混凝土防滲工程正在擬建規(guī)劃中， 該技術(shù)在我國(guó)發(fā)展迅速， 前景樂(lè)觀。在已建和在建的瀝青混凝土防滲工程中， 以天荒坪上庫(kù)瀝青混凝土面板壩和三峽茅坪溪瀝青混凝土心墻壩規(guī)模最大， 技術(shù)水平最高。

　　4. 1 天荒坪抽水蓄能電站瀝青混凝土礦料生產(chǎn)技術(shù)

　　天荒坪抽水蓄能電站位于浙江省安吉縣境內(nèi)， 距杭州 75 km， 工程上庫(kù)采用瀝青混凝土面板防滲技術(shù)， 瀝青混凝土總量約 14 萬(wàn) t， 由華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)。工程瀝青混凝土襯砌由經(jīng)驗(yàn)豐富的德國(guó)斯特拉堡（ STRABAG） 工程有限公司中標(biāo)承建， 水電五局配合施工， 上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)監(jiān)理。

　　4. 1. 1 礦質(zhì)材料選擇及生產(chǎn)

　?。?1） 骨料采用業(yè)主提供的石灰?guī)r加工制作， 并摻配一定比例的天然砂。

　?。?2） 填料（ 礦粉） 部分是骨料加工工藝中產(chǎn)生的石灰?guī)r巖粉， 另一部分是業(yè)主提供的由水泥廠磨制的石灰?guī)r粉。

　?。?3） 礦料使用反擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)和篩分機(jī)加工制作， 礦粉的不足部分由水泥廠磨制補(bǔ)充。礦料分成 0 2 mm， 2 5、5 8、8 11、11 16 mm5 級(jí)， 大于 16 mm 返回SPS625 型錘式破碎機(jī)循環(huán)破碎。

　　4. 1. 2 幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和建議

　?。?1） 天荒坪上庫(kù)瀝青混凝土面板由富于瀝青混凝土施工經(jīng)驗(yàn)的德國(guó)斯特拉堡工程有限公司施工， 施工設(shè)備與檢測(cè)手段先進(jìn)， 施工質(zhì)量有保證。

　?。?2） 承包商瀝青針入度比未達(dá)到合同規(guī)范規(guī)定的 70% ， 后經(jīng)業(yè)主同意、監(jiān)理認(rèn)可降低為不得小于 67% 使用， 這一問(wèn)題應(yīng)從技術(shù)上和實(shí)驗(yàn)上予以深入研究。

　　（ 3） 承包商粗骨料針片狀含量為 16% 23% ， 遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)范規(guī)定小于 10% 的要求， 后將標(biāo)準(zhǔn)放寬到 20% ， 最大不超過(guò) 25% ，這種放寬技術(shù)要求的做法對(duì)瀝青混凝土質(zhì)量有一定影響。

　　4. 2 三峽茅坪溪大壩瀝青混凝土礦料生產(chǎn)技術(shù)

　　三峽工程茅坪溪防護(hù)大壩位于長(zhǎng)江右岸， 三峽水利樞紐上游約 2 km 處， 采用瀝青混凝土心墻作為大壩防滲體， 為一級(jí)建筑物， 瀝青混凝土總量為 4. 85 萬(wàn)m 3。工程由長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)， 一期工程由葛洲壩集團(tuán)公司承包施工， 東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)一期工程瀝青混凝土施工監(jiān)理任務(wù)。

　　4. 2. 1 礦質(zhì)材料選擇及生產(chǎn)

　?。?1） 礦料均用壩區(qū)附近的王家坪灰?guī)r塊石加工制作， 同時(shí)，摻加一定量的天然砂。

　?。?2） 選用反擊破碎機(jī)、立式復(fù)合式破碎機(jī)及柱磨機(jī)作為系統(tǒng)礦料生產(chǎn)的破磨主機(jī)。

　　（ 3） 選用圓振動(dòng)篩、直線篩及分選機(jī)作為礦料分級(jí)的主機(jī)。

　　4. 2. 2 幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

　　茅坪溪瀝青混凝土系統(tǒng)晚于天荒坪工程開(kāi)工， 吸取了天荒坪工程瀝青混凝土生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

　?。?1） 從破碎機(jī)技術(shù)特性及機(jī)型組合情況看， 反擊式破碎機(jī)和立式破碎機(jī)二機(jī)型不僅技術(shù)成熟， 有著極其豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)， 而且成砂成石性能好、破碎比大、破碎效率高、粉細(xì)物料含量較為合適， 采用該種機(jī)型組合實(shí)現(xiàn)了二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、使物料較易達(dá)到分級(jí)平衡。

　?。?2） 使用直線篩和分選機(jī)實(shí)現(xiàn)了細(xì)料的干法篩分和粉料的分選， 使嚴(yán)格的級(jí)配控制有切實(shí)可靠的保證。

　?。?3） 茅坪溪瀝青混凝土系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外工程中， 首次使用全礦料技術(shù)， 不僅骨料針片狀含量（ 實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)一般為 3% 5% ） 、超遜徑含量、粉料細(xì)度（ 達(dá)到 425 525 號(hào)水泥細(xì)度） 等指標(biāo)全面達(dá)到規(guī)范要求， 確保了規(guī)范的嚴(yán)肅性， 而且使骨料與填料具有嚴(yán)格正配性。實(shí)踐證明， 該技術(shù)的使用是成功的， 具有先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和合理性。

　　（ 4） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)采用了許多新工藝、新技術(shù)， 如粗細(xì)碎機(jī)型配備、細(xì)料干法篩分、粉料制取與分選等， 吸取了國(guó)內(nèi)外同類工程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)， 作了一種新的嘗試和開(kāi)拓， 推動(dòng)了該技術(shù)的發(fā)展。