基于gtm的沥青混合料配合比设计方法、施工工艺及工程质量

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1、基于GTM的沥青混合料设计戴经梁2006.11我国沥青路面早期破坏现状我国公路沥青路面的早期破坏现象主要为车辙、裂缝、泛油及水损害。（1）车辙：发生车辙损坏的沥青路面普遍存在沥青用量偏大，混合料密度偏低。（2）裂缝：主要为荷载引起的疲劳裂缝和温度与湿度变化后，基层开裂引起的反射裂缝。（3）泛油：大都发生在轮迹带上，泛油现象严重的路段，其表面层沥青含量明显偏大。（4）水损坏：沥青混合料设计密度小，空隙率大，以及施工压实度不够等是造成水损坏的主要原因。早期破坏与沥青混合料设计沥青路面早期损坏的一个主要原因为混合料沥青用量过大、密度偏低、压实

2、度低、现场空隙率大及级配不良等。施工管理水平参差不齐固然是产生这些问题的重要原因之一，但当全国不同施工管理水平下铺筑的沥青路面频繁出现同一种破坏现象时，我们就不得不从根源上重新审视通用的沥青混合料设计方法是否与这些破坏现象有关。马歇尔设计方法的不足室内成型方式与现场碾压方式不匹配最佳沥青用量的控制指标与混合料的路用性能之间不存在很好的相关性。压实标准偏低规范的级配范围太宽问题解决思路提出与现场吻合的室内成型方式。不以体积参数为主要指标，而以直接反映沥青混合料力学性能的参数作为设计标准。提高压实标准。提出骨架密实型沥青混合料级配设计方法。

3、GTM工作原理GTM（GyratoryTestingMachine）旋转试验机是美国工程兵团在60年代发明的,它把混合料成型压实实验机、力学剪切实验机和车辆模拟机合并成为了一台实验机。GTM采用类似施工中压路机作用的搓揉方法压实沥青混合料，很大程度上模拟了现场压实设备与随后交通的作用，并具有改变垂直压力的灵活性。采用了和应力有关的推理方法进行混合料的力学分析和设计，克服了马歇尔等经验方法的不足。GTM的特点（1）应用推理的方法，按力学原理进行设计，采用力学参数GSI、GSF确定最佳沥青用量，使得最佳油石比的确定与混合料力学性能联系起来，

4、相对于马歇尔方法，设计思想更为先进。（2）采用搓揉压实成型方法，真实地模拟现场碾压工况，从而能准确预测与控制现场工程质量。（3）设计沥青混合料时，考虑行车荷载的实际状况，选择不同的设计压强，从而使设计方法更为合理。（4）与Superpave成型方式不同，GTM不固定压实功，而是以极限平衡状态作为旋转结束条件，以避免路面出现因交通荷载作用产生的二次追密。GTM工作原理试件在设定的压力下被不断搓揉、剪切、压实，直到平衡状态（指每旋转100次，试件密度变化率小于0.016g/cm）。试件成型过程中，仪器自动釆集试件的应力（抗剪强度）、应变（机

5、器角）数据。GTM的设计参数GSI（旋转稳定系数）指试验结束时的机器角与压实过程中的最小机器角的比值。表征试件受剪应力作用的变形稳定程度的设计参数。以GSI突变奌(或接近1.0时)所对应的沥青用量为混合料的最大沥青用量。GSF（安全系数）指抗剪强度与最大剪应力的比值。表征试件的抵抗剪应力的能力。GSF应大于1.3。GTM方法设计流程图GTM方法设计实例（AC-13型改性沥青混合料）（1）确定GTM旋转参数：垂直压力0.7MPa、试验结束条件为极限平衡状态。（2）原材料质量符合JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。（3

6、）实测集料有效相对密度见表：玄武岩集料类型表观相对密度毛体积相对密度实测有效相对密度9.5mm～16mm2.8692.7262.7404.75mm～9.5mm2.8662.6372.6562.36mm～4.75mm2.9432.6812.7260mm～2.36mm2.8632.6822.734矿粉2.847---2.802沥青------1.037（4）确定初拟级配及工程级配范围以下表作为初拟工程级配范围，按照集料筛分结果进行配合，确定矿料比例为9.5mm～16mm：4.75mm～9.5mm：2.36mm～4.75mm：0mm～2.36

7、mm：矿粉=31.0：19.0：17.5：28.0：4.5。筛孔尺寸（mm）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075初拟级配上限100100855840282015118初拟级配下限1009575483222161175初拟合成级配10097.882.553.035.524.216.611.68.26.5（5）按骨架密实型要求确定设计级配及工程级配范围将初拟合成级配分为粗集料（16mm～2.36mm）及细集料（0.075mm～2.36mm）部分，实测粗集料松装密度及细集料插捣密度。骨架密实型级配计算过程

8、及结果见下表：序号项目及计算公式单位中值级配1粗集料松堆密度t/m31.5612细集料插捣密度t/m31.6103粗集料选择密度系数---0.9804细集料选择密度系数---1.0355粗集料选择密度(1)