1、2023年8 月生产与应用石油 沥青PETROLEUMASPHALT第37 卷第4期防渗层水工沥青混凝土配合比优化全配配（中石油燃料油有限责任公司研究院，北京10 0 19 5）摘要：为提升防渗层水工沥青混凝土的综合性能，采用马歇尔配合比设计方法，研究了配合比参数对混凝土性能的影响。试验结果表明，相较于混合料的级配指数，油石比对水工沥青混凝土性能的影响比较显著；随着油石比增加，水工沥青混凝土的防渗性能提高。关键词：防渗层水工沥青混凝土配合比优化防渗层水工沥青混凝土面板是将水工沥青混凝土通过浇筑或碾压的方式，在迎水面形成防渗层，依靠坝体坝坡承担由沥青混凝土传来的外力荷载的一种工程结构形式，因其具
2、有良好的防漏抗渗性能、优异的抗变形性能和施工和易性好等特点，而广泛应用于国内外水利水电的防渗工程中1-2 。裂缝是防渗层水工沥青混凝土面板在使用过程中出现的主要问题，会直接影响到工程效益的发挥。研究表明，我国防渗层水工沥青混凝土面板的裂缝原因主要为不均匀基础沉降、反向压力鼓包、沥青混凝土性能差等，其中沥青混凝土的性能包括低温抗裂性、高温稳定性和长期耐久性1。为使水工沥青混凝土的性能满足工程需要，不仅要确保水工沥青的良好品质，而且还要合理选择沥青混合料的配合比设计。余华英等3 采用灰色关联分析方法，研究了配合比参数对水工沥青混凝土面板防渗性能的影响。为进一步提升水工沥青混凝土的防渗性能，本文在选
3、定水工沥青和集料种类的基础上采用马歇尔设计方法进行配合比参数的优化，并依托国内某工程制定了防渗层水工沥青混合料设计指标要求。1试验部分1.1试验原料沥青：防渗层胶结料为实验室研制开发的高性能水工沥青，其各性质指标满足DL/T54112009土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范中SG7O号水工沥青的技术要求。防渗层沥青胶结料技术指标见表1。表1防渗层沥青胶结料技术指标项目试验结果技术要求试验方法针人度(2 5)/(10-mm)67软化点（环球法）/53.5延度(15 ,5 cm/min)/cm150延度(4,1 cm/min)/cm78溶解度（三氯乙烯)/%99.3脆点/-14闪点(开口法)/28
4、5密度(2 5)/(g cm-3)1.035含蜡量(裂解法)/%1.0薄膜烘箱试验质量损失/%针入度比/%延度(15 ,5 cm/min)/cm延度(4,1 cm/min)/cm软化点升高/粗骨料：采用石灰岩破碎筛分后粒径为2.3619.0mm的骨料，其性能密度为2.7 4g/cm，吸水率为0.4%，沥青黏附性为5级。细骨料：采用石灰岩加工而成的机制砂，其粒径范围为0.0 7 5 2.36 mm，表观密度为2.7 2g/cm，石粉含量为2.9%。填料：为细石灰岩粉,表观密度为2.7 2 g/cm，收稿日期：2 0 2 3-0 1-0 3作者简介：全配配，女，工程师，硕士研究生毕业于中国石油化工
5、股份有限公司石油化工科学研究院化学工艺专业，从事沥青技术研发方向。E-mail:tong-60 80GB/T 450948 55GB/T 4507150GB/T 450810GB/T 450899.0GB/T11148-10GB/T4510260GB/T267实测GB/T892820.180.2GB/T530471.6689880244GB/T45083.05GB/T4507GB/T4509GB/T450844亲水系数为0.7。1.2试验配合比参数级配指数：根据某工程防渗层水工沥青施工技术要求及前期研究结果，设定级配指数为0.24和0.43，其级配曲线数据分别见图1、2。1008060200图
6、1防渗层集料目标级配曲线与设计级配曲线(r=0.24)10080200图2 防渗层集料目标级配曲线与设计级配曲线(r=0.43)填料用量：填料用量影响沥青胶结料的粘结性，本次试验设定数r=0.24时，填料用量P=11%；r=0.43时，填料用量=9%。油石比：根据工程经验，选定防渗层沥青混凝土的油石比为7.3%、7.6%和7.9%。1.3试验方法按照水工沥青混凝土试验规程53622018）进行防渗层沥青混凝土的拌和成型，其中矿料加热温度控制为18 0，沥青加热温度为16 0，成型温度控制在145。2结果与讨论2.1油石比对混凝土性能的影响选取级配指数为0.2 4，制备油石比为7.3%、7.6%
7、和7.9%的防渗层水工沥青混凝土试件，考察不同油石比对混凝土试件密度、孔隙率、斜坡流涧值、渗透系数的影响。石油沥青(1）对密度的影响油石比对混凝土试件密度的影响如图3所示。分析可知，随着油石比的增加，混凝土试件的密度和最大理论密度逐渐减小。这是由于石料密度大于沥青密度，因此沥青用量的增加将导致混凝土试件密度的降低。2.45目标级配2.44一设计级配2.4392.42筛孔尺寸/mm2.412.407.3图3油石比对密度的影响目标级配（2）对孔隙率的影响+设计级配油石比对混凝土试件孔隙率的影响如图4所示。分析可知，随着油石比的增加，混凝土试件9的孔隙率逐渐降低，且均小于2%，满足技术设筛孔尺寸/m
8、m计要求。在高温拌和条件下水工沥青具有流动性，能够渗人骨料的孔隙，因此沥青用量的增加会降低混合料试件的孔隙率，增加混合料试件的致密性，有利于提高防渗性能。1.81.51.2%/率潮0.90.6(DL/T0.3F（3）对斜坡流消值的影响斜坡流尚值是沥青混凝土性能测试的主要指标，能够反映斜坡面板的稳定性。油石比对混凝土试件斜坡流尚值的影响如图5所示。由图5可知，随着油石比的增加，混凝土试件的斜坡流尚2023年第37 卷最大理论密度密度7.47.5油石比/%7.37.6油石比/%图4油石比对孔隙率的影响7.677.77.87.97.9第4期值逐渐增大，稳定性降低；但不同油石比混凝土的斜坡流尚值均满足
9、设计技术要求。0.60.50.40.30.20.1图5油石比对斜坡流值的影响（4）对渗透系数的影响抗渗性能是评定面板透水性质的重要指标，直接影响工程的耐久性3。图6 为油石比对渗透系数的影响。由图6 可知,随着油石比的增加,混凝土试件的渗透系数逐渐降低,抗渗性能增强。综上分析可知，不同油石比条件下防渗层水项目最大理论密度/（gcm-3）级配指数0.240.43设计要求孔隙率和渗透系数是表征沥青混凝土面板防渗性能的重要指标4。分析表2 数据可知，当混凝土的级配指数由0.2 4变化到0.43时，斜坡流尚值呈降低趋势，表明沥青混凝土的高温性能提高；孔隙率、渗透系数呈增加的趋势，表明沥青混凝土的渗透性
10、增加，但指标均满足工程设计要求。本文选用0.2 4作为优选级配，因为其细料和填料用量相对较高，在不损害其高温性能的情况下有利于保证其混凝土的密实性和防渗性。与级配指数相比较，油石比变化对水工沥青混凝土的孔隙率、渗透系数结果的影响更大，表明油石比对混凝土的防渗性能影响更显著。3优选配合比混凝土的力学性能评价依据沥青混凝土配合比参数的优化结果，在r为0.2 4、填料用量P为11%、油石比为7.6%条件下，制备防渗层水工沥青混凝土试件，开展水稳定性试验、小梁弯曲与拉伸试验、冻断试全配配防渗层水工沥青混凝土配合比优化7.37.6油石比/%2.4392.44445工沥青混凝土试件的孔隙率、斜坡流尚值、渗
11、透系数均能满足设计技术指标要求。结合沥青拌和楼沥青用量的波动范围，石油比选定为7.6%。76154327.910图6 油石比对渗透系数的影响2.2级配指数对混凝土性能的影响选取油石比为7.6%，制备两个不同级配的防渗层水工沥青混凝土马歇尔试件，并进行孔隙率、渗透系数和斜坡流尚值试验，试验结果如表2所示。表2 不同级配指数的沥青混凝土试验结果试件密度/（gcm-3）孔隙率/%斜坡流消值/mm渗透系数/（cms-l)2.4081.272.4121.322验、圆盘试验等进行混凝土力学性能评价。3.1水稳定性试验水稳系数为马歇尔试件在6 0、2 0 水浴浸泡后抗压强度的比值，以表征沥青混合料试件受水损
12、害时抵抗剥落的能力。水稳定性试验结果见表3，分析表3数据可知，防渗层水工沥青混凝土的水稳系数为0.9 7 4%，高于技术设计要求，具有很好的抗水损害性能。表3防渗层沥青混凝土水稳定性试验结果项目120抗压强度/MPa1.8371.7891.8511.8781.83960抗压强度/MPa1.7881.7591.7971.8231.792水稳定系数/%0.974设计要求/%0.853.2小梁弯曲与拉伸试验小梁试验是通过测定标准试件的弯曲应变、7.30.620.440.87.6油石比/%2.29 10-94.15 10-910-8237.94平均值46拉伸应变以表征沥青混合料的抗变形性能。图7、图8
13、 分别为防渗层沥青混凝土小梁弯曲、小梁拉伸应力应变曲线,表4为对应的强度、应变结果。5.00m4.00/3.002.001.000.000图7 防渗层沥青混凝土小梁弯曲应力应变曲线弯曲强度/MPa弯曲应变/%3.672.7933.3冻断试验低温约束冻断试验是用以评价沥青混合料的低温抗裂性能。制作3个标准沥青混凝土试件，在起始温度10 下恒温1h，再按30/h降试件编号冻断温度/1-352-353-35平均值-353.4圆盘试验圆盘试验是测定沥青混凝土圆盘试件上部中心等部位在2 5、2 条件下出现裂缝时的圆盘中心变形和圆盘中心挠跨比，可更好地评价防渗面板的抗变形性能5。表6 为圆盘试验的结果,分
14、温度/时间/min25712236124结论本文对自主研发的高性能水工沥青进行了混石油沥青2.001.501.000.50=NQT-10.00No1-20Na1-3图8 防渗层沥青混凝土低温拉伸应力应变曲线-12弯曲应变/%表4防渗层沥青混凝土小梁弯曲与拉伸试验结果设计要求/%2.5表5防渗层混凝土冻断试验结果结束试验时对应温度应力/MPa2.572.792.392.58表6 防渗层混凝土试件圆盘试验的结果水压/MPa圆盘中心变形/mm0.151.20.176.90.317.00.332.80.358.12023年第37 卷-N1-1No1-2N2i-3-0.51.0拉伸应变/%分析可知，水工
15、沥青混凝土试件的弯曲应341.5变、拉伸应变均满足技术设计指标要求，表明其具有良好的抗变形性能。拉伸强度/MPa拉伸应变/%1.7221.62温，检测试件断裂时的温度，见表5。冻断试验结果表明，防渗层水工沥青混凝土试件在极限低温35时未出现断裂，满足冻断温度小于-25的技术要求，具有良好的低温抗裂性能。试验达到-35结束，试件未断析可知，在2 5条件下圆盘中心挠跨比为10.24%时，沥青混凝土试件不开裂、不漏水，满足标准大于10%的技术指标要求；在2 条件下圆盘中心挠跨比为3.40%时，沥青混凝土试件不开裂、不漏水，满足标准大于2.5%的技术指标要求。圆盘中心挠跨比/%10.2415.383.
16、406.5711.62凝土性能评价，通过对配合比参数的优化，得到以下结论：(下转第6 4页）2.0设计要求/%1.0备注备注细小裂缝、无漏水裂缝扩大、漏水无裂缝、无漏水细小裂缝、无漏水裂缝扩大、漏水2.564the asphalt peeling model was reconstructed by considering the adsorption of asphalt on the phenosafranine dyeand characterizing the adsorption of black and white aggregates by the adsorption amou
17、nt per unit area.The er-ror analysis showed that the improved photoelectric colorimetric method can significantly improve the measure-ment accuracy of asphalt peeling rate and adhesion rate.Keywords:photoelectric colorimetry;asphalt peeling model;bonding property;error analysis(上接第46 页）（1）随着油石比的增加，水
18、工沥青混凝土试件的孔隙率增加，斜坡流尚值增加，渗透系数下降；表明混凝土试件的防渗性能随着石油比的增加而增强。（2）随着级配指数的增加,水工沥青混凝土试件的孔隙率,渗透系数增加,斜坡流尚值下降。（3）根据配合比参数的优化结果，推荐的配合比为：油石比7.6%、级配指数0.2 4、填料含量11%；在最优配合比参数条件下制备防渗层水工沥青混凝土，其水稳定系数、弯曲应变、拉伸应变、冻断温度等均满足工程设计技术要求。石油沥青1】周世华，我国水工沥青混凝土防渗面板的裂缝现状与成因分析 J水力发电，2 0 2 0，46(12）：6 0-6 3.2郝巨涛，刘增宏，汪正兴我国沥青混凝土防渗工程技术的发展与展望J水
19、利学报，2 0 18，49(9):1137-1147.3龙召福，唐晓玲堆石混凝土坝渗透系数浅析J】水利规划与设计，2 0 2 1（3)：130-135.4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，2 0 10,2 1(5)：145-151.5郝英泽沥青混凝土防渗层圆盘蠕变特性试验研究J】黑龙江水利科技，2 0 2 2，50（4)：2 0-2 2.2023年第37 卷参考文献Optimization of the Mix Ratio of Hydraulic Asphalt Concreteof Impervious LayerTONG Peipei(
20、Research Institute of Petrochina Fuel Oil Co.,Ltd.,Beijing 100195)Abstract:In order to improve the synthetic performance of hydraulic asphalt concrete of impervious lay-er,the Marshall test method was adopted to study the influence of mix ratio parameters on concrete perform-ance.The test results sh
21、owed that the asphalt aggregate ratio has a significant effect on the performance of hy-draulic asphalt concrete compared with the grading index of the mixture.And with the increase of asphalt ag-gregate ratio,the anti-seepage performance of hydraulic asphalt concrete improves.Keywords:impervious la
22、yer;hydraulic asphalt concrete;mix ratio optimization短讯缓释型抗凝冰阻燃自粘防水卷材本发明属于建筑防水工程技术领域，具体涉及一种缓释型抗凝冰阻燃自粘防水卷材。所述的缓释型抗凝冰阻燃自粘防水卷材，从上至下依次为上保护膜、缓释型抗凝冰层、上SBS自粘改性沥青胶料层、胎基层、下SBS自粘改性沥青胶料层、下保护膜；其中，所述的上SBS自粘改性沥青胶料层和下SBS自粘改性沥青胶料层均由以下重量份数的原料制成：1型防水卷材沥青40 5份；乙烯焦油2 5份；SBS410份；废胶粉8 15份；环烷油6 10 份；增粘树脂311份；氯化石蜡4 8 份；硅藻土8 2 0 份。本发明的防水卷材，具有优异的缓释抗凝冰功能、防水性和阻燃性，增强了防水层的强度和防水性能，使用寿命长。（中国石油化工股份有限公司）CN110757897B，2 0 2 2 0 8 16
