大型水电工程沥青混凝土红外加热接缝处理车的设计与施工.docx

大型水电工程沥青混凝土红外加热接缝处理车的设计与施工 张湾引水蓄能站的库是用挖掘和筑坝封闭的。水库类型为堆石坝，最大水库高度为57m。上库采用沥青路面混凝土板的总体布局，防洪结构为复合断面，即由整平胶结层、排水层、防洪层和密封层组成的沥青路面混凝土。施工期间，从混合材料的制备、运输、铺设直到完全研磨，应严格的温度要求，以确保板的渗透质量，并在填充和卷曲过程中产生各种和多个接头。合理的接头处理是确保渗透的先决条件。根据施工要求设计符合施工要求的沥青路面处理车，对提高施工效率、降低施工难度、确保施工质量非常重要。 1 沥青混凝土施工 张河湾抽水蓄能电站上部岩体完整性差,风化层厚度大,岩体渗透性强,岩体中没有明显的相对隔水层,上水库地基存在严重渗漏问题,必须做好全面防渗处理.采用沥青混凝土面板全库盆防渗,防渗总面积约33.7万m3,沥青混凝土总量9.31万m3.库底面板厚28.2 cm,库坡面板厚26.2 cm.最大斜坡面长度约70 m,最陡坡比是上游坡度为1∶1.75(竖直向:水平向).库底沥青混凝土施工由自卸汽车直接供料.2台摊铺机摊铺作业,摊铺条带宽6 m.摊铺条带开放边呈45°角.整平胶结层、排水层和防渗层摊铺厚度分别为86 mm、120 mm、111 mm.施工工程量大,难度高.结合工程中土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工规范(试行)编制说明,在此仅对防渗层进行接缝处理. 沥青混凝土防渗层条带间的接缝分为热接缝和冷接缝.条带接缝处温度高于100℃的为热接缝,低于100℃的为冷接缝. 1)纵向热接缝处理.当温度大于140℃时,施工方法与一般区域相同,直接碾压.当温度在100～139℃时,需要进行再加热,同时用摊铺机摊铺新旧条带之间的接缝区域. 2)纵向冷接缝处理.先将接缝上存在的杂物清理干净,然后在摊铺新条带前1.5 h涂一层冷沥青,再进行加热.加热标准是将已摊铺条带边缘深度不小于10 mm范围加热至高于100℃,同时用摊铺机摊铺新旧条带之间的接缝区域. 张河湾抽水蓄能电站施工过程中整个库盆热缝共计2 300条,冷缝共计3 124条.本文从接缝加热处理方面入手设计出沥青混凝土接缝处理车,采用此设备可以对接缝进行加热和碾压处理,从而可以实现快速连接接缝,此设备已生产并投入使用,并在张河湾抽水蓄能电站的修筑工程中发挥重要作用. 2 沥青混凝土对土压力的影响 在液压绞车的牵引下,沥青混凝土接缝处理车在斜坡面上下移动工作,自身具备转向、制动功能.工作时,车上的加热系统来加热坡面上的接缝,配备沥青混凝土振动碾,碾压加热后的沥青混凝土接缝,实现防渗层接缝处的连接.防渗层接缝沥青混凝土的温度为160～190℃,且距表面10 mm处温度达到100℃以上,需处理接缝尺寸2.96 m×0.32 m. 3 为混合处理车辆的设计 3.1 沥青混凝土加热 加热装置是接缝处理车的核心,完成接缝的加热,从而实现接缝的摊铺和连接.沥青混凝土施工接缝加热的方法有多种,按照传热方式来分,有辐射、对流和传导3种,通常国内外采用热风循环加热、直接加热等方式,其对接缝的处理原理简单,施工困难.红外加热目前广泛应用于化工涂料加热,能达到很好的加热效果. 根据韦恩位移定律 T=(α/λm)?273Τ=(α/λm)-273 式中,T为辐射面温度(℃);α为韦恩常数,取值2 897;λm为辐射峰值波长(μm),辐射峰值波长取3 μm,则辐射表面温度为700℃左右,液化气的燃烧温度为900℃左右,采用燃烧液化气产生红外线辐射的方法可以实现. 沥青混凝土的导热系数小,比热大,其扩散系数小.同时,热稳定性差,当温度太高时,沥青就开始分解,因此,对于沥青路面的现场热再生,必然以辐射为主,其它加热方式为辅.燃烧液化气通过红外发生器产生红外线辐射热源,对沥青混凝土加热,热量传递不需要中间介质,直接透入到物体内部,物体受热比较均匀.它的穿透能力很强,在很短的时间内可以加热到路面的深层,保证接缝的质量.解决了沥青混凝土就地加热的施工工艺,同时简化了施工过程,提高了施工效率. 为满足接缝加热温度的要求,热缝和冷缝的起始温度不同.选用加热功率P为11 000 Kcal/h的石油液化气红外加热板8块固定在加热车底盘框架上,通过调节加热板的位置和角度以及加热车的前进速度,实现冷、热缝的加热.加热板放出的热量被沥青混凝土吸收,由热量计算公式Q=cmΔT可知,在时间t内加热,初步计算沥青混凝土温度上升ΔT,则ΔT=Q吸/cm.式中,Q吸为沥青混凝土吸收的热量,Q吸=Q·η;Q为红外线加热板释放的热量,Q=P·t;η为加热效率,η=70%,其余部分由加热空气和设备消耗;c为沥青混凝土比热容,值为1.7×103J(kg·℃);m为所加热的混凝土质量;加热车在斜坡上运动,所加热的沥青混凝土质量为所加热过的所