基于gtm泡沫沥青冷再生混合料配合比设计和路用性能探究

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1、基于GTM泡沫沥青冷再生混合料配合比设计和路用性能探究　　摘要：作为最常见的柔性再生混合料，泡沫沥青混合料具有广泛的应用前景。目前对泡沫沥青冷再生混合料的配合比设计及路用性能研究均基于马歇尔设计法，而基于GTM法的配合比设计及路用性能研究相对较少。本文依托天津市滨石高速公路大修工程，通过理论分析、室内试验对两种配合比设计方法及相应的路用性能进行对比研究。试验结果表明，基于GTM法成型的泡沫沥青混合料具有更好的路用性能。关键词：GTM；泡沫沥青；冷再生；配方设计；路用性能中图分类号：TU535文献标识码：A文章编号：1.引言我国规范[1]规定泡沫沥青混合料配合比设计采用

2、马歇尔配合比设计方法。但在试件成型方面，马歇尔方法锤击次数、冲击力与路面成型时的压实功能和压实工况均没有内在联系，马歇尔试模对泡沫沥青混合料的约束条件也与实际路面材料的受力条件不同，因此用马歇尔击实方式成型的试件各种指标控制现场质量存在隐患。7而众多研究表明，对于沥青稳定类材料，GTM旋转压实方式与现场压实工况相吻合，室内采用旋转压实成型的混合料结构与现场混合料也最为接近，且GTM设计指标与路面力学性能有一定的联系，因此相对于马歇尔设计方法，GTM无论是在成型方式还是设计指标均有质的进步[2]。根据经验，确定泡沫沥青冷再生混合料旋转成型参数为：GTM旋转基准角选用C，

3、最终状态为平衡状态，垂直压力为0.7MPa。2.泡沫沥青混合料配合比设计2.1沥青发泡试验结合工程实际，采用滨州A-90#沥青用于混合料配合比设计，根据JTGF41-2008《公路沥青路面再生技术规范》中相关规定对所用沥青进行发泡试验，其最佳发泡条件如下：最佳发泡温度为163℃±2℃，最佳发泡用水量为3.0%。2.2矿料级配确定级配设计主要是为了确定再生混合料中铣刨料、新集料以及水泥剂量的比例。所用回收料为滨石高速公路天津段沥青面层铣刨料，通过对铣刨料进行筛分发现，为使混合料的合成级配满足规范要求，需要掺加一定比例的细集料，水泥剂量为1.5%。泡沫沥青混合料级配设计计

4、算结果见表1。表1泡沫沥青冷再生混合料级配设计表2.3最佳含水量确定7制备2份共10组不同含水量的再生料，固定泡沫沥青用量为2.5%，水泥用量为1.5%，冷再生混合料含水量分别为4.0%，4.5%，5.0%，5.5%，6.0%，分别采用重型击实和GTM法成型试件(各5组)，重型击实和GTM法确定的冷再生混合料最佳含水量、最大干密度见图1、2。图1基于重型击实的最大干密度和含水量的关系图2基于GTM的最大干密度和含水量的关系由图1～2可以确定，用于马歇尔设计方法的最佳含水量为5.2%，对应最大干密度为2.181g/cm3；用于GTM设计方法的最佳含水量为4.9%，对应最

5、大干密度为2.267g/cm3。可见基于GTM的最大干密度比重型击实确定的最大干密度明显要大，但含水量要小一些，这是因为GTM采用旋转压实，集料在旋转成型过程中可在三维空间移动，充分就位，同时将多余的水分挤出，因此密度大。而马歇尔采用重型击实法，击实功小，且击实方式不利于集料的充分就位及定向排列，水分充满集料的空隙不易排出，因此密度小。2.4最佳泡沫沥青用量确定选择泡沫沥青用量分别为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，水泥剂量为1.5%，分别采用重型击实和GTM法成型试件，经过标准养生后，将各组试件进行15℃劈裂强度和浸水24h劈裂强度试验，试验结果见表2、图3～

6、图4。表2劈裂强度试验结果7图3基于GTM方法的泡沫沥青混合料设计结果图4基于马歇尔方法的泡沫沥青混合料设计结果由图3～4可以看出，采用GTM方法确定的泡沫沥青冷再生混合料的最佳沥青用量为2.0%，而采用传统的马歇尔方法确定的泡沫沥青冷再生混合料的最佳沥青用量为2.5%，比GTM确定的最佳沥青用量增大了25%。这是由于GTM采用旋转压实方式，以极限平衡状态作为旋转结束条件，使得集料在揉搓作用下更容易在三维空间移动，直到达到稳定状态，从而形成密度较大、结构更为稳定的混合料。而马歇尔方法由于击实功较小，试件密度较小，因此VMA较大，根据体积法设计特点，体积参数要达到相应的

7、指标，沥青用量必然增大。因此马歇尔方法确定的最佳沥青用量大于GTM法确定的最佳沥青用量。3.泡沫沥青混合料路用性能研究3.1高温稳定性按照GTM方法和马歇尔方法确定的最佳沥青用量、含水量分别成型车辙试件，车辙试件厚度为8cm，试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)[3]进行，考虑到泡沫沥青冷再生混合料一般用于路面结构的基层或下面层，试验温度选用了40℃和45℃。动稳定度结果见表3。7表3动稳定度试验结果由表3可以看出，GTM方法设计的泡沫沥青混合料高温抗车辙能力远大于马歇尔方法设计的泡沫沥青混合料。表现为最佳沥青用量下