（广东省长大公路工程有限公司，广东广州510000）
摘要：根据“港珠澳大桥主体工程桥梁施工图设计连续钢箱梁桥面铺装方案加速加载试验研究”，结合英国形式的浇筑式沥青混凝土（简称MA）提出了一种新型的GMA浇筑式沥青混合料。混合料的施工工艺及性能已有初步研究，但配合比设计标准流程及过程关键指标控制还未有一个系统研究，本文结合港珠澳大桥钢桥面铺装，提出系统的GMA浇筑式配合比设计流程及施工过程控制方面，为以后相同桥面铺装结构提供依据。
关键词：工艺参数，配合设计 桥梁施工
前言
港珠澳大桥工程粤港澳三地共同建设的主体工程总长约29.6km，主体工程分为桥梁工程和岛隧工程，其中桥梁工程部分长约22.9km，岛隧工程沉管隧道长6.7km，为实现桥隧转换设置两个长度各为625m的岛隧人工岛。主桥钢桥面下面层采用GMA10浇注式沥青混合料，港珠澳大桥桥梁工程CB07标段起止桩号为K22+083～K29+237。
本项目钢箱梁桥面铺装方案为：30mm浇注式沥青GMA10 +38mm改性沥青SMA-13。GMA，即采用浇注式沥青GA工艺实施MA浇注式沥青，兼具MA及GA混凝土的特点，见图1。
图1钢箱梁桥面铺装结构图
本报告主要针对行车道铺装下层、中央分隔带、检修道铺装层GMA10沥青混合料开展目标配合比设计。
1室内配合比设计
按照设计文件要求，结合港珠澳大桥主体工程桥梁施工图设计阶段钢桥面铺装专题研究报告的研究成果，GMA10配合比设计分为两步，第一步先进行ME设计，第二步进行GMA设计。ME设计阶段的评价指标为25℃的硬度，控制影响因素为可溶沥青含量。GMA设计阶段评价指标为马歇尔稳定度、流值、流动性、硬度、车辙动稳定度、冲击韧性，控制影响因素为沥青（含矿物质）含量。
2.1 ME设计
2.1.1材料组成及ME组成设计
该混合料组成由混合沥青+5～10mm碎石+A（2.36～0.6mm）、B（0.6～0.212mm）、C（0.212～0.075mm）三个规格细集料+矿粉。
依据设计文件要求，GMA10用沥青采用A-70#基质沥青+TLA湖沥青配制而成，A-70#基质沥青与TLA湖沥青的比例为30%：70%（质量比）。 湖沥青采用特立尼达和多巴哥生产的天然湖沥青（TLA）。粗集料规格为5～10mm广东省河源产辉长岩碎石。A、B、C三个规格细集料及矿粉为碳酸钙含量≮85%的石灰岩。
根据港珠澳大桥主体工程桥梁施工图设计阶段钢桥面铺装专题研究报告成果（加速加载试验），初步拟合ME设计级配，如表1所示：
拟合ME级配曲线如图2所示：
图2 ME级配设计曲线
2.1.2 ME可溶沥青含量设计
根据港珠澳大桥主体工程桥梁施工图设计阶段钢桥面铺装专题研究报告（加速加载试验）成果，参考BS1447：1988的相关要求，ME可溶沥青含量控制范围为14%～17%，本报告设计可溶沥青含量为13.5%、14.5%、15.5%、16.5%，分别拌合ME，拌合质量为50kg，ME拌合工艺如表2所示：
将拌合好的ME成型3个硬度试件，硬度试件要求直径不小于100mm，高度不小于25mm，分别测试25℃条件下的硬度值，结果如表3，硬度与可溶沥青含量关系如图3所示：
图3 不同可溶沥青含量下ME硬度值（25℃）
由图3可知，可溶沥青含量与ME硬度值的相关性较好。考虑冲击韧性和车辙动稳定度的性能要求，25℃条件下ME硬度值目标范围为1.5~2.5mm。结合珠澳大桥主体工程桥梁施工图设计阶段钢桥面铺装专题研究报告成果，以及华南理工大学指导意见，将ME目标硬度值定为15（0.1mm），根据图3关系曲线，ME可溶沥青含量最佳沥青含量15.0%，对应的硬度值为15.2（0.1mm）。
2.2 GMA10设计
根据设计文件与BS 1447:1993标准中的要求，GMA10中粗骨料含量应为45±10%（占沥青混合料重量的比例）。参考港珠澳大桥主体工程桥梁施工图设计阶段钢桥面铺装专题研究报告成果，进行混合料拌制。
选取粗集料含量50%，按照已确定的ME最佳可溶沥青含量15.0%，反算GMA10混合料中细集料、沥青含量。GMA10室内拌合工艺如表4所示：
将拌合好的GMA10混合料测试流动性，并分别成型马歇尔试件，硬度试件，车辙试件（测试车辙动稳定度、以及切制成250mm*30mm*35mm试件测试冲击韧性）。
由于混合料在拌制过程中，影响混合料的主要因素为拌合时间和拌合温度，根据加速加载试验设定目标拌合温度为220℃，220℃的混合料参数如表5、表6：
2.3 GMA10性能验证
按照ME最佳可溶沥青含量15.0%，粗骨料含量为50%、ME含量50%、沥青含量为11.18%，按照表4所述的工艺拌合GMA10混合料。依据表6中室内拌合各时间段混合料性能，确定最佳拌合时间为120min。混合料性能指标如表7所示：
2.4室内配合比设计结论
通过以上对GMA10沥青混合料配合比设计及混合料性能检验，其各项指标均满足设计要求，其目标配合比如表8：
3施工过程控制
3.1浇注式沥青混合料的拌和
（1）矿粉加热温度
矿粉加热温度目标值120℃，确定矿粉加热设备的生产能力，并检测矿粉加热的实际温度值。
（2）石料加热温度
浇注式沥青混合料采用能对矿粉升温干燥的拌和设备拌和。设定石料加温为280～290℃，以拌和后混合料出料温度达到220～225℃为控制目标，复核石料加热温度是否合适并作为调节风门大小的依据。
（3）拌和工艺
a.第一阶段（沥青拌和站）搅拌
将加热后的集料称量并加入矿粉，干拌10s使矿粉充分拌和均匀再加入已拌和均匀的混合沥青后，湿拌60s。拌和完成后目测混合料是否均匀无发白，如未达要求则干拌时间控制在10～20s之间调整，湿拌时间控制在60～90s之间调整，干拌和湿拌时间在试拌阶段确定后正常情况下不作更改。试拌确定加料顺序、干拌和湿拌时间。
b.第二阶段（Cooker）搅拌
浇注式沥青混合料拌和后放入专用的拌和运输车Cooker中升温拌合、运输。Cooker搅拌速度固定至7转/min（慢速），不让空气中的氧气进入浇注式沥青中，以减少结合料的氧化。在Cooker中混合料拌和温度控制在220～230℃，浇注式沥青混合料在搅拌运输车中搅拌至少40min，搅拌40min后开始每隔30分钟检测混合料的流动度，通过检测混合料的流动度来确定合理的搅拌时间。
将拌和的第一车料作为试验样品，从混合料加入Cooker开始，严格控制拌和温度，从40min、1h、1.5h、2.5h、3h依次取样制件检测流动度、车辙动稳定度等指标，建立各种指标相关性并确定混合料最佳性能与拌和时间段对应关系，同时确定合理的最长拌和时间。
3.2浇注式沥青混合料的运输
（1）先将拌和运输车预热至约160℃，装入浇注式沥青混合料后应不停地搅拌升温。对搅拌运输车应设定好最高限制温度（搅拌运输车内温度宜为210～220℃，最高不宜超过240℃），同时观测压力表，以防止浇注式沥青混合料的硬结。通过试验检测，建立每台cooker车搅拌温度、时间、压力与流动性的相关曲线。
（2）运输过程中，应关闭运输罐上的上盖，尽可能减少与空气的接触和温度的损失。
（3）运输车底部设置彩条布以防止油水泄漏，每辆车将空调去掉防止产生水滴。在进入施工区域前在轮胎清洁区必须将底盘及轮胎清扫干净，防止泥土等污染物带入施工场地在清扫完成后铺设5m的人工草皮过渡区进行轮胎的再次清理。试验过程中观察记录清理的效果。
（4）运输车的数量应根据运距及拌和站的拌和能力确定，应保持前场与后场间的有效联系和施工的连续性。
3.3浇注式沥青混合料的摊铺
在现场施工过程中，主要控制混合料施工时温度，摊铺速度、摊铺厚度、缺陷处理等。
（1）Cooker运输车到达3台以上，确认沥青混合料温度200℃～230℃，流动性小于30s后开始施工。Cooker倒行至摊铺机前方，把混合料通过其后面的卸料槽直接卸在下承层上。运输车应保持与摊铺机适当距离，一般不超过2m。摊铺机的布料器左右移动使熨平板前充满混合料，并前行摊铺混合料到规定厚度。
（2）摊铺机的摊铺速度设置为1m/min，在此基础上验证与拌和站的拌和能力相匹配，不允许停机待料。
（3）厚度控制方法：由于浇注式摊铺机自身的特点，影响摊铺平整度的部分因素来源于摊铺机本身行走轨道平面的平整度，所以在浇注式沥青砼的摊铺施工中，除了要对模板平面进行控制以外，还要对摊铺机行走轨道的平整度进行很好的控制。
（4）对摊铺中出现的缺陷点应尽快用人工处理完毕，如发现有气泡或鼓包，用细尖头工具对气泡刺穿进行放气处理。在该过程中需检验缺陷和气泡处理的效果及效率，确定其配备的人员数量。
4结语
通过对GMA的研究，可系统的提出GMA标准设计流程，各环节所要验证的各参数。以及施工过程的注意事项。随着我国钢桥面铺装技术的持续改进和完善，浇注式沥青混合料的性能得到了很大提高，其所具有的性能优势是其他类型混凝土无法媲美的，在道路或其他工程特别是桥面铺装工程中，具有很强的适用性。目前，浇注式沥青混合料在国内钢桥面铺装领域所占的比重接近50%。另外，基于我国地域的气候和交通特点，已开发了以浇注式沥青混合料为主的多种铺装方案，其已成为我国钢桥面铺装领域的主流铺装材料。
论文作者:毛浓平
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月下
论文发表时间:2016/9/20
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