1 水工沥青混凝土技术的发展及其生产特征
1.1水工沥青混凝土技术的发展
自20世纪30年代以来，沥青作为防渗体被用于水利水电工程。由于其良好的抗渗性、力学稳定性、耐久性和对变形的适应性，因其结构简单、工程量小、易于施工、节约土地、环保等优点，在欧洲等地得到广泛应用。近20年来，沥青混凝土技术日趋成熟，并得到大力推广应用，具有良好的发展前景。
1.2水工沥青混凝土的生产特点
水工沥青混凝土的抗渗性、力学稳定性、耐久性和变形适应性等工作性能与其原材料的理化性质密切相关。另一方面，在原材料一定的情况下，与原材料加工生产后的施工性能有更重要的关系。这些因素贯穿于水工沥青混凝土生产的全过程。
水利水电工程工程量和投资规模巨大，关系国计民生，质量尤为重要。比如用沥青混凝土做防渗体，原材料的选择要经过充分的论证和研究。同时，应严格控制矿料的加工特性和混合料的制备工艺，如矿料的粒径、颗粒形状、针片状含量、含泥量、矿料的热平衡、沥青的最佳加热恒温、混合料的涂布率等。控制好这些指标是生产优质水工沥青混凝土的必要条件。
2矿物材料的技术要求和选择
矿料是沥青混凝土的骨架成分，包括粗集料(粒径大于2。5 mm)、细骨料(粒径0。074 2.5毫米)和填料(粒径小于0。074 mm)。其理化性能对沥青混凝土的施工性能和工作性能有很大影响。
2.1个集合
2.1.1骨料的技术要求
集料是沥青混凝土的结构骨架，占沥青混凝土的80%。一般要求由洁净、坚硬、耐久、均匀的岩石制成，要求粗集料与沥青的粘附力和细集料的水稳定性优良。
(1)中国标准SD220- 87建议，粗骨料应采用质地坚硬、清洁新鲜、热稳定性好、密度不小于2的碱性岩。5 kg/ cm 3，吸水率不超过3%，耐久性和附着力好。耐久性要求用硫酸钠法干湿循环5次，其失重不大于12%；要求与沥青的粘附力在4级以上，对含泥量、颗粒形状、级配等加工指标提出了严格要求。
(2)对于细骨料，要求其质地坚硬，热稳定性好，洁净(不含有机物和杂质)，重量损失不大于15%，水稳性等级不低于4级。对含泥量、颗粒形状、级配等加工指标也提出了严格的要求。
2.1.2骨料选择
(1)由于碱性岩(尤其是碳酸盐岩)对沥青的化学吸附作用，集料与沥青具有良好的粘附性。为了保证沥青混凝土的水稳定性，我国沥青混凝土防渗工程中采用石灰岩、白云岩等岩石加工骨料；国外大部分沥青混凝土防渗工程也是如此。
而碳酸盐岩在自然界的分布只占0。25%，而且资源极其有限。中国拥有丰富的石灰石和白云石资源，分布广泛，特别是在水资源丰富的东南和西南地区。在施工沥青混凝土防渗工程时，可以就地取材或就近获取优质的矿物材料。
(2)在国内外一些沥青混凝土防渗工程中，由于缺乏碱性集料，需要考虑使用改性酸性集料来配制沥青混凝土。因此，对于缺乏碱性骨料的工程，研究和采用其他当地(酸性或中性)材料具有现实的必要性和经济意义。
(3)为了改善沥青混合料的施工性能，减少沥青混凝土的空隙率，提高沥青混凝土的抗渗性和柔韧性，在沥青混合料的拌和过程中，往往加入少量的天然砂，以获得良好的施工性能和工作性能。同时，由于天然砂表面覆盖了一层铁、铝等金属化合物，大大提高了天然砂与沥青的粘附性，这一点已被国内外大多数沥青混凝土防渗工程所证实。
2.2填充物
2.2.1包装的技术要求
我国SD220- 87标准规定矿粉的亲水系数不大于1。0，含水量小于0。5%，细度要求总合格率为0。074 mm筛大于70%，总合格率为0。15 mm筛大于90%，合格率为0。6 mm筛为100%。
工程中一般使用碱性矿粉，如石灰石粉、白云石粉、水泥和滑石粉等。石灰石和白云石的磨细矿粉效果最好。
2.2.2填料的选择和使用
在工程实践中，国内外沥青混凝土防渗工程大多采用石灰石矿粉作为填料，其次是水泥，也有部分水泥熟料、滑石粉、粉煤灰作为填料，效果良好。
(1)在以石灰石或白云石为骨料的沥青混凝土防渗工程中，使用相同的原岩加工矿粉作为填料，不仅使骨料和填料具有相同的理化性能，而且比使用其他矿物材料作为填料具有更好的正匹配性。这在理论和实践上都得到了证明，特别是在工程实践中，这也是为什么很多沥青混凝土工程要充分利用碱性集料加工过程中产生的细粉的主要原因。
(2)水泥和水泥熟料是烧结和磨细的材料，在一些工程中用作填料，取得了良好的效果。磨细的水泥熟料比水泥好，因为水泥是由水泥熟料和石膏等材料混合而成，成分略复杂。
(3)粉煤灰是一种烧结矿物材料，尤其是高钙粉煤灰。其理化性能证明其可用作沥青混凝土填料。但其颗粒具有一定的微孔结构，可以选择性地吸附和渗透沥青。导致沥青混合料中沥青用量增加，热稳定性差，和易性和压实性下降。因此应加以分析，妥善处理，国内外水工沥青混凝土工程中很少使用。
(4)滑石粉是一种疏水性材料，是一种优质的填充材料，但其原石资源极其短缺且价格昂贵，这也是工程上普遍采用石灰石、白云石的磨细矿粉的主要原因之一。
3矿物加工技术
沥青不仅对矿料的理化性能有严格的要求，而且对加工后矿料的颗粒形状、细粉含量、级配、含水率等都有极高的要求，宜采用干法加工工艺。
3.1矿物材料的加工特性和技术要求
(1)水工沥青混凝土要求加工的矿料不仅表面粗糙，而且针片状含量低(
(2)水工沥青混凝土对矿料级配的要求比水泥混凝土严格。从两种级配曲线的对比分析中发现，水工沥青混凝土矿料级配严格，级配曲线平滑，包络范围非常小，在2。5 mm和0。074毫米。
3.2选矿技术现状
(1)目前国内外水利工程中破碎技术的主要类型主要有旋回破碎机、圆锥破碎机、颚式破碎机、反击式破碎机、转盘式砂磨机和棒磨机等。，主要用于制备砂石骨料。回转破碎机和圆锥破碎机是重型设备，投资规模大；经E型破碎机破碎后，物料针片状含量高，结构破坏严重。旋转砂磨机给料粒度有限，破碎比小；棒磨机更适合湿法生产；以上模式都难以满足沥青混凝土矿料破碎的技术经济要求。因此，探索由反击式破碎机和立式反击式破碎机组成的矿物破碎工艺应该是一种有效的途径。
从破碎机的工作原理和工程实际应用来看，反击式破碎机和立式反击式破碎机都是比较成熟的机型，具有冲击破碎和粉碎的双重功能。一般用于破碎石灰石，破碎比大，破碎效率高，产品粒度好，粒度直接可控，对骨料结构破坏小。前者广泛应用于水利工程和建材行业的各个工段，在冶金行业也有广泛应用，可明显降低针状颗粒的含量。后者在国外已经是非常成熟的产品，而且应用广泛。近年来，我国研制了这种机器，主要用于水泥厂的矿石破碎，并在水利工程中得到成功应用。其显著特点是适用于生产细粉物料，使物料具有良好的颗粒形状。
(2)湿筛5毫米和2。该项目中的5 mm物料已在实际生产中实现了生产性试验，而干筛为2。5 mm或0。6 mm材料在我国水利工程中没有工程先例。但是，从筛分的理论分析来看，干分级为2。5 mm和0。6 mm完全可以实现。可以使用弧形筛和松弛筛以及线性筛等厚筛。对于0的分类。074 mm等级的材料，可以使用分选机。从石灰加工和玻璃制造业的工业生产情况来看，线性筛干筛为0。15 mm的材料已经实现，但< 0。074毫米的材料已分离出粉煤灰和其他材料。
4三峡天荒坪和茅坪溪沥青混凝土生产实例
20世纪80年代初及以前，我国一些中小型水利工程中使用了沥青混凝土，但其技术和应用远远落后于欧洲国家。
20世纪90年代中期，我国因地制宜地在一些大中型水利水电工程中采用了沥青混凝土防渗技术，许多沥青混凝土防渗工程正在规划中。这项技术在中国发展迅速，前景乐观。在已建和在建的沥青混凝土防渗工程中，天荒坪上库沥青混凝土面板坝和三峡茅坪溪沥青混凝土心墙坝规模最大，技术水平最高。
4.1天荒坪抽水蓄能电站沥青混凝土矿料生产工艺
黄平抽水蓄能电站位于浙江省安吉县，距杭州75公里。该工程上水库采用沥青混凝土面板防渗技术，沥青混凝土总量约14万t，由华东勘测设计院设计。该工程沥青混凝土衬砌由经验丰富的德国STRABAG工程有限公司中标，水电五局配合，上海勘测设计院监理。
4.1.1矿物材料的选择和生产
(1)骨料由业主提供的石灰石制成，并掺入一定比例的天然砂。
(2)填料(矿粉)一部分是骨料加工工艺生产的石灰石粉，另一部分是业主提供的水泥厂磨细的石灰石粉。
(3)矿料采用反击式破碎机、锤式破碎机、筛分机制造，矿粉不足部分在水泥厂粉磨补充。矿石分为0.2mm、2 5、5 8、8 11、11.16 mm 5个等级，大于16 mm的返回SPS625锤式破碎机循环破碎。
4.1.2一些经验和建议
(1)天荒坪上库沥青混凝土面板由德国斯特拉斯堡工程有限公司施工，该公司具有丰富的沥青混凝土施工经验。施工设备和检测手段先进，施工质量有保证。
(2)承包人沥青的针入度比未达到合同规范规定的70%，但经业主同意和监理人批准，降低到不低于67%。应该从技术上和实验上彻底研究这个问题。
(3)承包商粗骨料的针片状含量为16%至23%，远远超过规范规定的小于10%的要求，随后标准放宽至20%，最高不超过25%。这种技术要求的放松对沥青混凝土的质量有一定的影响。
4.2三峡工程茅坪溪大坝沥青混凝土生产工艺
三峡工程茅坪溪防护坝位于长江右岸，距三峡工程上游约2公里。大坝防渗体采用沥青混凝土心墙，为一级建筑，沥青混凝土总量48500 m3。该工程由长江勘测规划设计院设计，一期工程由葛洲坝集团公司承包，东北勘测设计院承担一期工程沥青混凝土施工监理任务。
4.2.1矿物材料的选择和生产
(1)矿料采用坝区附近的王家屏石灰岩块，并加入一定量的天然砂。
(2)系统矿物生产的主要磨矿机械选择了反击式破碎机、立式复合反击式破碎机和立式磨机。
(3)选择圆振动筛、直线筛和分选机作为矿物分级的主要机器。
4.2.2一些经验
茅坪溪沥青混凝土系统起步晚于天荒坪项目，吸取了天荒坪项目在沥青混凝土生产方面的经验和教训。
(1)从破碎机的技术特点和机型组合来看，反击式破碎机和立式破碎机不仅技术成熟，工程应用经验丰富，而且砂石成型性能好，破碎比大，破碎效率高，细粉物料含量适当。利用这种模式组合实现了两者的优势互补，使材料更容易达到级配平衡。
(2)采用直线筛和分级机实现细料的干筛和粉料的分选，严格的分级控制切实可靠。
(3)茅坪溪沥青混凝土系统是全矿料技术在国内外工程中的首次应用。不仅骨料针状含量(实验测定一般为3%±5%)、超径含量、粉体细度(达到425 525 #水泥细度)等指标完全符合规范要求，保证了规范的严肃性，而且使骨料与填料有了严格的匹配。实践证明，该技术是成功的、先进的、经济的、合理的。
(4)系统设计和建设采用了许多新技术，如粗、细粉碎机、细料干筛、粉体制备和分选等。，吸收了国内外同类工程的经验和教训，进行了新的尝试和发展，推动了这项技术的发展。
