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【摘 要】对SMA混合料在湿热地区桥面铺装的应用技术进行了研究，包括SMA混合料的配合料的配合比设计、SMA混合料的录用性能和施工关键技术。结果表明：SMA混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性和抗渗性，可应用于桥面铺装工程。
【关键词】SMA混合料；湿热地区；桥面铺装；路用性能
水泥混凝土桥面沥青铺装层同桥梁结构在材料性能上差异较大，即一柔一刚，在外力作用下会导致应力与变形的不连续。在车辆荷载作用下，铺装层内部将产生较大的剪应力，导致沥青铺装层产生车辙、推移、拥包、波浪等病害。而在南方湿热地区，高温多雨的气候条件使沥青砼桥面铺装在极恶劣的环境下工作，更容易使沥青铺装层产生车辙、推移、拥包、松散、坑槽等早期破坏。为此，在桥面铺装结构设计时，根据地区特点，除应慎重考虑结构层位组合外，选择性能优良的铺装材料如SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）等，也是防止桥面早期损害的重要措施之一。
1.工程概况
随着珠三角地区经济的快速发展，广深高速自1994年通车后交通量飞速增长，经过多年的超负荷营运，部分桥梁产生了不同程度的病害。尤其东莞北大桥T梁桥面板普遍存在开裂、渗水、穿孔等病害，成为交通安全的重大隐患。根据交通部公路检测中心对东莞北大桥进行的专项质量检测与承载能力评定的结果，东莞北大桥T梁桥面板的病害危及行车安全，处治工作迫在眉睫。
根据广深高速东莞北大桥工程实际情况并结合东莞地区高温多雨的气候条件，东莞北大桥维护工程的处治方案为：将委员的全部沥青混凝土桥面铺装刨除，并设桥面铺装混凝土整体化层，桥面铺装双钢混凝土，理论厚度按8cm设计，上罩1cm的高粘度改性沥青防水粘结层和5cm的改性沥青SMA-13混凝土。
2.原材料试验
2.1沥青
采用的沥青为壳牌新粤（佛山）沥青有限公司生产的高模量改性沥青，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）进行技术指标试验，试验结果见表1，符合施工规范提出的聚合物改性沥青SBS类I-D技术要求。
表1 壳牌高模量改性沥青的主要技术性质
2.2集料
采用的粗、细集料均为深圳平湖芙蓉石场生产的辉绿岩，它们的主要技术性质分别见表2和表3.均符合施工规范提出的技术要求。
表2 粗集料的主要技术性质
表3 细集料的主要技术性质
2.3填料
采用的填料为从化吕田所生产为从化吕田所产生的石灰岩矿粉，它们的主要技术性质，均符合施工规范提出的技术要求。
2.4纤维
采用木质素纤维，其各项技术指标如纤维长度、灰分含量、PH值、吸油率、含水率均符合施工规范，提出的技术要求。
3.SMA混合料的配合比设计
3.1 SMA混合料的级配
根据施工技术规范提出的SMA-13级配范围，参照已建类似工程SMA-13的级配，对粗集料、细集料和矿粉进行级配组成设计，得到2种合成级配（SMA-13-1、SMA-13-2）作为待选级配，SMA-13-1、SMA-13-2合成级配见表5.
3.2最佳油石比确定
对SMA-13-1、SMA-13-2级配分别采用3个不同油石比6.2%、6.5%、6.8%，同时掺入0.3%的木质素纤维拌制沥青混合料并成型试件，测定试件的毛体积密度、马歇尔稳定度和流质，根据期望的设计空隙率确定最佳油石比，分别为6.4%和6.5%。2种SMA混合料在最佳油石比时的马歇尔实验结果，各项技术指标均符合施工规范提出的技术要求。
4.SMA路用性能检验
采用在最佳油石比时的合成级配SMA-13-1和SMA-13-2，同时掺入了0.3%的木质素纤维拌制沥青混合料并成型试件、进行了车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验、渗水试验测得的动稳定度、残留稳定度、残留强度比、渗水系数。
SMA-13-1和SMA-13-2混合料各项路用性能指标均符合施工規范提出的技术要求，且均有较大的富余，表明SMA-13混合料具有优良的高温稳定性，水稳定性、抗渗性均略优于SMA-13-1，因此采用SMA-13-2混合料作为东莞北大桥沥青铺装层。
5.SMA-13混合料施工关键技术
5.1 SMA-13混合料拌和
SMA-13混合料生产过程中的关键控制参数是温度和拌和时间。由于薄层SMA-13施工时温度损失快，混合料出厂温度控制在180℃以上。SMA混合料由于级配较粗，矿粉含量较高，又掺加了纤维，因此拌和时间比常规沥青混合料要适当延长。经试拌确定SMA-13混合料拌和时间为60s/盘时，混合料无花白现象。
5.2 SMA-13混合料运输
拌和楼向运料车卸料时，汽车均前后移动，分堆装料，以减少粗集料的分离现象。施工现场采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。考虑到保温效果，运料车均采用完整无缺的双层篷布覆盖。
5.3 SMA-13混合料摊铺
采用2台摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性和压实度。摊铺时要注意摊铺机接料斗的操作程序，以减少粗细料离析。
5.4 SMA-13混合料碾压
SMA-13混合料碾压应遵循紧跟、慢压、高频、低低幅的原则进行。混合料摊铺后必须紧跟着在尽可能高温状态下开始碾压，不得等候。碾压段的长度控制在20～30m为宜。虽然使用振动压路机是提高SMA压实度的有效手段之一，但应考虑压路机振动对桥梁结构的影响。在铺装层边缘压路机不易压到的地方，应有补压措施，加强接缝处的碾压，减少路表水的下渗。
机集料应在刮板尚未露出，尚有约10CM厚的热料时，下一辆运料车即开始卸料，做到连续供料，避免粗集料集中。
6.结论
a. SMA混合料是一种具有优良的高温稳定性、水稳定性和抗渗性，可应用于桥面铺装工程。
b.SMA-13-2混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性均略优于SMA-13-1，因此采用SMA-13-2混合料作为东莞北大桥沥青铺装层。
c.提出了SMA-13混合料用于桥面铺装层的施工关键技术。
【参考文献】
［１］沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京:人民交通出版社.1999.
［２］JTGF40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].
［３］JTJ052-2000.公路工程沥青及沥青混合料试验规程 [S].
［４］胡伟,钱伟斌.桥面铺装层SMA混合料设计和施工控制[J].城市道桥与防洪2008,2008（6）:85-88.
［５］伍昭辉,文海.旧桥桥面薄层维修用SMA10混合料研究[J].公路交通技术. 2008（4）:70-73.
【关键词】SMA混合料；湿热地区；桥面铺装；路用性能
水泥混凝土桥面沥青铺装层同桥梁结构在材料性能上差异较大，即一柔一刚，在外力作用下会导致应力与变形的不连续。在车辆荷载作用下，铺装层内部将产生较大的剪应力，导致沥青铺装层产生车辙、推移、拥包、波浪等病害。而在南方湿热地区，高温多雨的气候条件使沥青砼桥面铺装在极恶劣的环境下工作，更容易使沥青铺装层产生车辙、推移、拥包、松散、坑槽等早期破坏。为此，在桥面铺装结构设计时，根据地区特点，除应慎重考虑结构层位组合外，选择性能优良的铺装材料如SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）等，也是防止桥面早期损害的重要措施之一。
1.工程概况
随着珠三角地区经济的快速发展，广深高速自1994年通车后交通量飞速增长，经过多年的超负荷营运，部分桥梁产生了不同程度的病害。尤其东莞北大桥T梁桥面板普遍存在开裂、渗水、穿孔等病害，成为交通安全的重大隐患。根据交通部公路检测中心对东莞北大桥进行的专项质量检测与承载能力评定的结果，东莞北大桥T梁桥面板的病害危及行车安全，处治工作迫在眉睫。
根据广深高速东莞北大桥工程实际情况并结合东莞地区高温多雨的气候条件，东莞北大桥维护工程的处治方案为：将委员的全部沥青混凝土桥面铺装刨除，并设桥面铺装混凝土整体化层，桥面铺装双钢混凝土，理论厚度按8cm设计，上罩1cm的高粘度改性沥青防水粘结层和5cm的改性沥青SMA-13混凝土。
2.原材料试验
2.1沥青
采用的沥青为壳牌新粤（佛山）沥青有限公司生产的高模量改性沥青，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）进行技术指标试验，试验结果见表1，符合施工规范提出的聚合物改性沥青SBS类I-D技术要求。
表1 壳牌高模量改性沥青的主要技术性质
2.2集料
采用的粗、细集料均为深圳平湖芙蓉石场生产的辉绿岩，它们的主要技术性质分别见表2和表3.均符合施工规范提出的技术要求。
表2 粗集料的主要技术性质
表3 细集料的主要技术性质
2.3填料
采用的填料为从化吕田所生产为从化吕田所产生的石灰岩矿粉，它们的主要技术性质，均符合施工规范提出的技术要求。
2.4纤维
采用木质素纤维，其各项技术指标如纤维长度、灰分含量、PH值、吸油率、含水率均符合施工规范，提出的技术要求。
3.SMA混合料的配合比设计
3.1 SMA混合料的级配
根据施工技术规范提出的SMA-13级配范围，参照已建类似工程SMA-13的级配，对粗集料、细集料和矿粉进行级配组成设计，得到2种合成级配（SMA-13-1、SMA-13-2）作为待选级配，SMA-13-1、SMA-13-2合成级配见表5.
3.2最佳油石比确定
对SMA-13-1、SMA-13-2级配分别采用3个不同油石比6.2%、6.5%、6.8%，同时掺入0.3%的木质素纤维拌制沥青混合料并成型试件，测定试件的毛体积密度、马歇尔稳定度和流质，根据期望的设计空隙率确定最佳油石比，分别为6.4%和6.5%。2种SMA混合料在最佳油石比时的马歇尔实验结果，各项技术指标均符合施工规范提出的技术要求。
4.SMA路用性能检验
采用在最佳油石比时的合成级配SMA-13-1和SMA-13-2，同时掺入了0.3%的木质素纤维拌制沥青混合料并成型试件、进行了车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验、渗水试验测得的动稳定度、残留稳定度、残留强度比、渗水系数。
SMA-13-1和SMA-13-2混合料各项路用性能指标均符合施工規范提出的技术要求，且均有较大的富余，表明SMA-13混合料具有优良的高温稳定性，水稳定性、抗渗性均略优于SMA-13-1，因此采用SMA-13-2混合料作为东莞北大桥沥青铺装层。
5.SMA-13混合料施工关键技术
5.1 SMA-13混合料拌和
SMA-13混合料生产过程中的关键控制参数是温度和拌和时间。由于薄层SMA-13施工时温度损失快，混合料出厂温度控制在180℃以上。SMA混合料由于级配较粗，矿粉含量较高，又掺加了纤维，因此拌和时间比常规沥青混合料要适当延长。经试拌确定SMA-13混合料拌和时间为60s/盘时，混合料无花白现象。
5.2 SMA-13混合料运输
拌和楼向运料车卸料时，汽车均前后移动，分堆装料，以减少粗集料的分离现象。施工现场采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。考虑到保温效果，运料车均采用完整无缺的双层篷布覆盖。
5.3 SMA-13混合料摊铺
采用2台摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性和压实度。摊铺时要注意摊铺机接料斗的操作程序，以减少粗细料离析。
5.4 SMA-13混合料碾压
SMA-13混合料碾压应遵循紧跟、慢压、高频、低低幅的原则进行。混合料摊铺后必须紧跟着在尽可能高温状态下开始碾压，不得等候。碾压段的长度控制在20～30m为宜。虽然使用振动压路机是提高SMA压实度的有效手段之一，但应考虑压路机振动对桥梁结构的影响。在铺装层边缘压路机不易压到的地方，应有补压措施，加强接缝处的碾压，减少路表水的下渗。
机集料应在刮板尚未露出，尚有约10CM厚的热料时，下一辆运料车即开始卸料，做到连续供料，避免粗集料集中。
6.结论
a. SMA混合料是一种具有优良的高温稳定性、水稳定性和抗渗性，可应用于桥面铺装工程。
b.SMA-13-2混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性均略优于SMA-13-1，因此采用SMA-13-2混合料作为东莞北大桥沥青铺装层。
c.提出了SMA-13混合料用于桥面铺装层的施工关键技术。
【参考文献】
［１］沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京:人民交通出版社.1999.
［２］JTGF40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].
［３］JTJ052-2000.公路工程沥青及沥青混合料试验规程 [S].
［４］胡伟,钱伟斌.桥面铺装层SMA混合料设计和施工控制[J].城市道桥与防洪2008,2008（6）:85-88.
［５］伍昭辉,文海.旧桥桥面薄层维修用SMA10混合料研究[J].公路交通技术. 2008（4）:70-73.