[PPT]GTM沥青混合料设计及施工控制_ppt

1、GTM沥青混合料 设计及施工控制主要内容材料GTM设计原理及方法GTM沥青混合料施工控制GTM沥青混合料材料集料集料的性能技术要求分为两种：一种是反映材料的资源特性，主要为材料的材质决定，一种属于材料的加工特性，主要指石料的针片状含量、含泥量、粗糙度、棱角性含量、级配等指标。xx省目前使用的集料的加工特性及资源特性1、xx省石料的资源特性满足规范，而且远远高于规范的要求。2、加工特性不容乐观，对于抗滑表层石料要好一些，但是对于石灰岩石料的加工特性表现的太差，一是同种型号的材料颗粒大小相差太大，二是石屑或者机制砂的变异性太大。集料的加工特性集料应该是“利用当地的材料进行生产”,目前变成了“利用当

2、地生产的材料”.由于材料的不规范,因此我们在选择料厂或者进料的过程中一定要严格控制材料的规格.粗集料含泥量含泥量对集料与沥青的黏附性影响非常大。 拌和楼的吸尘装置将不能将尘土完全抽吸出来。粗集料针片状含量针片状含量对于连续级配混合料的动稳定度影响不大针片状含量对于石料在施工过程中的破碎影响比较大国外对针片状要求并不太严，但是实际使用中，其石料是非常规矩集料的资源特性集料的吸水率集料的吸水率对沥青混合料的力学强度、水稳性、高温稳定性有显著的影响。过大或者过小的吸水率都不好。集料的压碎值试验方法已进行修改,在试验过程中注意.集料高温状态下的性能变化加热后的压碎值基本上压碎值降低1-2，总体降低不大

3、，但是对加热后压碎值有怀疑的石料，应该进行加热后的压碎试验。粗集料力学技术指标表面层技术指标磨耗值%磨光值压碎值%冲击值%要 求18451612粗集料力学技术指标中下面层技术指标磨耗值%磨光值压碎值%冲击值%要 求22细集料-棱角性和粗糙度通过对细集料的粗糙度和棱角性对细集料形状评价，发现规范方法有一些缺陷，比如采用粗糙度评价时，规范对细集料的级配没有要求，而矿粉对粗糙度的影响非常大，因此应该采用国外的方法，并且通过棱角性和粗糙度对沥青混合料的性能影响，建议棱角性指标为不小于45，粗糙度为不小于25S细集料砂当量细集料砂当量是评定细集料中小于0.075mm颗粒的塑性部分的一个重要鉴别试验。建议

4、砂当量指标应不低于75，并且通过不同砂当量的细集料进行水稳性试验，发现砂当量小于70，对水稳性影响很大。矿粉目前对矿粉的技术指标要求比较少建议矿粉亲水系数不大于0.8掺加消石灰控制在1.5-2%回收矿粉的使用国内外目前意见还不统一处于环保考虑，可以使用部分回收粉，但不能超过填料的20，塑性指数控制在4以内处于混合料的性能考虑建议不采用回收粉作为填料对沥青混合料的水稳性不利；细度难以控制；塑性指数变化大；回收粉的掺量不容易控制。细集料的选择及掺量天然砂不宜大于15%小于4.75mm颗粒采用石灰岩石料重交道路沥青沥青技术指标的含义针入度低温延度软化点含蜡量加热损失对于重交道路沥青控制动力黏度动稳定

5、度与动力粘度的关系改性沥青目前公路上使用最多的是SBS改性沥青在使用SBS改性沥青时应该注意以下几个问题SBS改性沥青的性能衰减SBS改性沥青的老化试验GTM设计原理及方法 随着交通量的迅速增长，重载车的增多，使得一些高等级公路产生早期的车辙拥包等破坏。 旋转压实剪切试验机（GTM）是美国工程兵团六十年代发明的用来进行重载交通沥青路面的设计工具，1978年被列入美国ASTM规范。它根据汽车轮胎对路面的实际压强，通过对试件旋转揉搓成型的同时测出材料的抗剪强度及剪应变，并使设计的密度达到沥青路面的最终密度。 在xx省自从1998年开始使用GTM上部结构图GTM试验机结构图GTM工作原理GTM设计原

6、则设计荷载： 轮胎和地面的接触压强，不是轮胎的气压，也不是标准轴载累计作用次数。沥青路面的抗剪强度 大于荷载作用下产生的剪应力。应变比： 控制应变比使铺筑的路面不产生永久变形。密度： 在设计荷载作用下路面所产生的最终密度。GTM设计方法的优点 模拟路面实际受力情况，采用应力应变原理进行设计； 拥有三种不同直径试模，可以对大粒径混合料进行试验。 针对不同接触压强进行设计，与路面实际情况更接近。 设计的沥青混合料不会产生剪切变形。GTM设计参数应变比（GSI）最终应变/稳定状态时的应变，要求小于1.05抗剪安全系数（GSF）抗剪强度/剪应力，要求大 于1.3密度GTM设计结果分析密度安全系数GSF

7、应变比GSIGTM设计指标与路面使用性能相关性分析GTM设计指标与路面使用性能相关性分析沥青混合料矿料级配 公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）已经出台实施，在汇总了全国各地的一些研究成果的基础上提出了沥青路面密级配沥青混合料矿料级配范围。规范在制定级配范围的过程中，广泛征求了多方面的意见，提出了一个范围很宽的级配范围，在此级配范围的基础上，由设计单位具体提出针对每个工程的级配范围。 规范规定的级配范围，由于它适用于全国范围，适用于不同的等级的道路，既包括高速公路，也适用于一般公路，既适用于炎热地区和重载路段，也适用于寒冷地区或者轻交通路段所以这个范围必然很宽，既有粗级配，也有

8、细级配，在同一个级配范围内可以配制出不同空隙率的的混合料，以满足不同的需要，目前规范规定的级配基本上包了全国使用过得所有级配的范围，因此从根本上明确了此级配没有太大的指导意义。把规范要求的级配作为混合料作为配合比设计的依据，也是长期以来的传统，在这种认识下，配合比设计的目标是将标准配合比设计尽量接近规范的中值，造成所有的道路千篇一律.在设计沥青混合料的级配时，必须考虑施工的情况，如果施工的条件达不到要求，我们在选择一些对级配变化比较敏感的级配时要比较慎重。矿料级配对性能的影响（1）0.075-0.6mm，如果这部分含量较高，属于驼峰级配，沥青含量稍多就会造成沥青混合料的不稳定（）0.15-2.

9、36mm，如果这一部分材料含量过低，混合料空隙过大，缺乏抗拉强度。（3）最粗的集料部分含量过多，级配曲线最大筛孔附近过于陡直，混合料容易离析。（4）级配曲线最大筛孔附近过于平缓，粗集料相对较细，表面均匀易于修整。与级配相关的HMA性能建议的级配范围级配 类型通过下列筛孔（）的质量百分率（%）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075密级配沥青混凝土混合料粗粒式AC-2510095-100759065835575486033452234122510-206-155-1037中粒式AC-201009510080-9268-8058-7038-502

10、5-3516-2510-207-155-114-8AC-1610095-10078-9265-7840-5228-3819-2911-218-166-124-8细粒式AC-1310095-10070-8542-5628-3820-2812-229-177-124-8关键筛孔控制采用正交分析，进行了不同筛孔的通过率对混合料的性能的影响，确定出关键筛孔的控制范围，关键筛孔的控制：AC13 4.75mm的通过率为46-48； AC16 4.75mm的通过率为45-46 ；AC20 4.75mm的通过率为42-43 ； AC25 4.75mm的通过率为35-40；9.5mm的通过率为40-47；AC1

11、3、AC16、AC20三种级配0.075mm的通过率在5.5-7时效果比较好。AC25的0.075mm的通过率在4-5.5比较好对与GTM设计的沥青混凝土，建议采用C型级配，尤其对于表面层沥青混合料配合比设计GTM试验方法配合比设计采用三步法进行。目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配合比验证阶段。1、目标配合比设计 沥青混合料设计采用GTM法进行配合比设计，设计压强采用0.7MPa。GTM设计的密级配沥青混合料粉胶比宜控制在1.2 1.6范围内。 沥青混合料的配合比设计，宜在对同类公路使用情况调查研究的基础上，选用符合要求的材料，充分利用成功经验，经配合比设计确定矿料级配和沥青用量。

12、 GTM设计沥青混合料配合比时，应采用平衡状态法确定最佳沥青用量和标准密度。沥青混凝土GTM试验配合比设计技术指标要求 项目上面层中面层下面层设计压强 Mpa0.70.70.7剪应变GSI1.051.051.05抗剪安全系GSF1.31.31.3对于采用GTM试验方法设计的沥青混合料，必须在配合比设计基础上进行马歇尔验证击实次数（双面）， 次75试件尺寸mm101.663.5空隙率VV%3 6稳定度MS，不小于kN8.0流值FLmm1.54.5 相应于以下公称粒径（mm）的最小VMA及VFA技术要求（%）26.519.016.013.29.5饱和度VFA%55 7060756585矿料间隙率V

13、MA%101111.51213.0沥青混合料的技术指标 项目上面层中面层下面层动稳定度 次/mm,不小于300030001500冻融劈裂残留强度比 ，不小于8080渗水系数 ml/min,不大于50120低温弯曲 ，不小于25002500生产配合比设计按照目标配合比确定好冷料比例及进料速度后，在热料仓取料进行材料的级配试验，取料时应将每个热料仓的热料放出，用装载机接下放到硬化的场地充分拌匀，取有代表性的热仓料进行级配试验，确定热料仓的配合比。取目标配合比设计的最佳沥青用量及0.3%等三个沥青用量进行GTM试验和试拌，通过室内GTM试验和拌和机取样试验，综合确定生产配合比的最佳沥青用量及标准密度

14、，由此确定的最佳沥青用量与目标配合比设计的结果的差值不宜大于0.2%。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各热料仓的供料大体平衡。生产配合比验证拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行GTM验证，同时从路上钻芯观察空隙率大小，由此确定生产用的标准配合比。矿料级配控制。拌和机正常生产后，在各热料仓下料口取料，进行筛分试验，验证当天的实际生产级配曲线是否满足目标配合比设计要求。沥青混合料外观检查。沥青混合料用目测法观察其均匀性，有无花白料、离析、结团现象以及在压实过程中是否出现推移等现象。 经设计确定的标准配合比在施工中不得随意变更。试验段应确定总结的内容 1）生产配合比验证结果

15、2）合理的机械、机械数量及组合方式3）摊铺温度和速度、碾压顺序、温度、速度、遍数等4）确定混合料松铺系数以及接缝方法5）提出提高压实效果的措施6）通过试拌确定拌和机的操作工艺参数,考察计算机打印装置的可信度料厂场地与材料的堆放沥青混凝土拌和厂应该加强对从备料开始到生产出合格沥青混合料各个大小有关工序的管理，想方设法认真力求生产出的沥青混合料的矿料级配和沥青用量符合生产配合比确定的矿料级配和沥青用量，将沥青混合料的不均匀性减到最小。同时，每天生产的沥青混合料的矿料级配和沥青用量没有显著变化。也就是沥青混合料的均匀性和一致性都好。这是保证沥青面层不产生/或很少产生早期破坏的重要措施。预定堆放细集料

16、的场地上方，应该用钢管搭成篷架，其上面用硬塑料板盖住作为篷顶，防止雨水淋；其四周的上部用硬塑料板围住，防止雨水随风进入。在北方冬春多风沙地区，篷的侧面迎风向应封闭，以防风将沙尘等刮进料堆。堆料场地需略高出周围的地面，其四周还应该挖排水沟，防止雨水流进料堆底部。在预定场地上堆放某种规格矿料时，在堆料过程中尽量减少的粗 细集料离析现象。材料的供给与验收沥青混凝土拌和厂对不同规格的集料，不单要进行笼统的规格 ( 如26.5 16 mm、16 - 9.5 mm等 )和数量验收，还要进行实际颗粒组成的验收，以保证所进矿料的颗粒组成变异性小。拌和厂要与供料单位签订购料合同。合同中规定每种规格料的尺寸要求、

17、允许误差。关于各种规格料的要求，可以根据砸石场提供的试生产五天的样品筛分统计结果制定。拌和厂要派专人负责收料，对每天送到拌和厂的每种规格料，都要取样品送试验室进行筛分试验。同时目测检验，特别要注意石屑中的扁平颗粒以及小于0.075mm的粉料含量不应过多。称量每车料的数量的同时，与试验室人员配合验收集料规格。 日期通过下列筛孔(mm)的质量百分率( % )年月日各规格料的级配控制对于粒径 19 mm的碎石，通过量的允许误差为 5%，但要限制超过标称最大尺寸的碎石含量不大于1%。对于孔径13.2 mm和16 mm通过量的允许误差可以是 4%；对于孔径4.75 mm和9.5 mm通过量的允许质量误差

18、可以是 3%。对于细集料，各筛孔通过量的允许质量误差为 2%。 拌和厂进料规格建议集料规格mm31.526.526.516169.59.54.7526.5191916169.59.54.7519161613.213.29.59.54.75筛孔尺寸(mm)403133202012126.0312222191911116.0221919161611116.0注AC30AC25AC20集料规格(mm)1613.213.29.59.54.7513.29.59.54.759.57.57.54.75筛孔尺寸(mm)19161611116.01611116.012996.0备注AC16AC13AC10冷料仓

19、的设置建议六个冷料仓AC25粗集料：26.5 mm 19 mm，19 mm 16 mm，16 mm 9.5 mm，9.5 mm 4.75 mm；细集料：4.75 mm 0 mm，砂。AC20粗集料：19 mm 16 mm，16 mm 13.2 mm，13.2 mm 9.5 mm，9.5 mm 4.75 mm；细集料：4.75 mm 0 mm，砂。AC16粗集料：16 mm 13.2 mm，13.2 mm 9.5 mm，9.5 mm 4.75 mm；细集料： 2.36 mm 4.75 mm 2.36 mm 0 mm，砂。AC13粗集料：13.2 mm 9.5 mm，9.5 mm 4.75 mm；

20、细集料：2.36 mm 4.75 mm 2.36 mm 0 mm，砂。热料仓拌和楼必须具有自记设备，在拌和过程中能逐盘采集并打印各个传感器测定的材料用量和沥青混合料拌和量、拌和温度等各种参数，每个台班结束时打印一个台班的统计量，按规范要求，进行沥青混合料生产质量及铺筑厚度的总量检验，总量检验的数据有异常波动时，应立即停止生产，分析原因。热拌沥青混合料矿料级配和沥青含量检测标准序号检测项目规定值或允许偏差1大于4.75mm的筛余集料6%，且不超出目标配合比级配范围2通过4.75mm集料4%，且不超出目标配合比级配范围3通过2.36mm的集料2%，且不超出目标配合比级配范围4通过0.075mm的粉

21、料1%5沥青用量(油石比)0.2%6残余含水量0.1%间歇式拌和机用振动筛的等效筛孔（mm）标准筛筛孔2.364.759.513.2161926.531.537.553振动筛筛孔361116192130354160拌和及施工温度沥青种类石油沥青SBS改性沥青沥青标号507090沥青加热温度160-170155-165150-160165175矿料加热温度(间隙式拌和机)集料比沥青加热温度高10-20（填料不加热）沥青混合料出厂正常温度165-175160-170150-165175185混合料贮料仓贮存温度贮料过程中温度降低不超过10混合料废弃温度200195190200运输到现场温度不低于1

22、60155150165摊铺最低温度正常施工155150145160低温施工160155150165碾压最低温度正常施工150145140155低温施工155150145160碾压终了温度11010090110开放交通温度不高于50505050现场运料车与摊铺机的配合运料车后退到摊铺机受料斗前准备卸料时，不能撞击摊铺机。在开始摊铺沥青混合料前一小时，就应该加热摊铺机的分料器和熨平板等有关位置。运料车向摊铺机受料斗中卸料时，要根据受料斗的容量，尽可能快速一次将受料斗装满，以减少集料离析。但要注意不要一次卸料过多，使料溢出料斗，散落到待铺下承层上。散落在下承层上的沥青混合料堆，用铁锹铲出放到受料斗内

23、，不能将料就地铲开薄层铺平。因摊成的薄层料的温度下降很快，摊铺机铺上新混合料和碾压后，实际上会导致沥青混凝土层局部的不均匀性大。散落在下承层上的少量沥青混合料，应铲起甩出路外。受料斗中的沥青混合料要及时向后面分料室送料。分料室的螺旋分料器要及时将料分向两侧，直到混合料的高度，达到全长螺旋分料器的三分之二高度，即混合料的高度要超过螺旋分料器的转轴并将上部螺旋淹埋1 / 2。然后再开始摊铺。在摊铺过程中，受料室中的沥青混合料要连续不间断向后面分料室送料，螺旋分料器也要不间断地将混合料向两侧分布，并始终保持螺旋分料器周围混合料的高度。混合料的高度不能忽高忽低，分料器的转轴不能时隐时现，也不能轴的两端

24、在混合料内，中间外露。因为，这些现象都将影响铺成沥青混凝土的均匀性和平整度。在受料斗内混合料不多时，指挥人员应估计运料车中剩余混合料能否一次卸完到受料斗中。如能一次卸完，应指挥运料车驾驶员将混合料一次卸入受料斗中。但要注意不使混合料溢出受料斗和散落在下承层上，同时令卸完料的运料车尽快离开摊铺机，并令在后面待卸料的运料车尽快退到摊铺机受料斗前，准备卸料。受料斗两侧翼板内的混合料，常是粗颗粒较多的离析混合料。在料斗中间部分混合料较少时，摊铺机操作员习惯上，将两侧翼板内的离析混合料向中间翻倒。如果这部分混合料被单独送到分料室中，并摊铺在下承层上，则摊铺机后面接近两侧铺成的沥青混凝土会产生片状离析现象

25、。采取多种措施保护沥青混合料的温度沥青混合料的压实温度，对沥青混凝土的多个物理力学性质都有重大影响，对沥青混凝土的使用性能和使用寿命都有重大影响。需要给予足够的重视。要采取多个措施来保护沥青混合料的出料温度，使其少降低。1. 施工温度都有一个范围。实际施工时，需要根据气温和风力大小确定合适的施工温度。在秋季气温较低时，需要采用表中的高限值。既气温较低，又刮大风时，不能进行施工。 2. 运料车的覆盖保温覆盖保温对减少沥青混凝土的温度离析十分重要，应把覆盖保温看做一项保持沥青混凝土性能的必备重要措施，决不是可要可不要的任意措施。认为夏季气温高，运距近，可以不覆盖，是不对的。气温高到40oC比170

26、oC左右的沥青混凝土的温度还是低得很多，仍会有温度散失。近两年来，有的高速公路施工单位的运送沥青混合料的运料车上，都使用两层帆布中间夹一层棉被做覆盖用。而且在装满沥青混合料后，将覆盖被完全扣固在车厢上，将料运送到现场。卸料过程中，只打开车厢的后档板，覆盖被始终不揭开。这是一种很好的保温措施。压路机的合理组合和碾压方式压路机的合理组合、碾压方式和合适碾压遍数是铺筑试验路要解决的重要问题之一。在高速公路沥青混凝土面层施工中通常采用两种压路机，一种是双钢轮双驱动振动压路机，例如DD110、DD130、BOMAG，另一种是质量25000kg以上的轮胎压路机，有徐工生产的，少量施工单位有进口的质量300

27、00kg的。压路机的数量要适宜，除进行终压的双钢轮静压压路机和备用压路机外，对于一侧两个车道的高速公路，保证有5台压路机。3台双钢轮双驱动振动压路机，2台轮胎压路机。对于压路机的组合，有两种不同观点和相应的两种方式。一种观点和方式是，沥青混凝土主要靠轮胎压路机压实，而且高温时轮胎压路机不易粘轮。因此，主张用轮胎压路机开始碾压，或进行初压，振动压路机跟在后面压。另一种观点是，要趁混合料高温时，用振动压路机振动碾压密实，或进行初压，轮胎压路机主要进行复压。对于GTM设计的沥青混合料，如果采用钢轮压路机在前的碾压方式，可以第一遍静压紧跟摊铺机 ( 一直碾压到摊铺机跟前 )进行振动碾压，沿原前进轮迹带

28、退回时，也是振动碾压。从开始碾压到碾压结束，全部是振动碾压。碾压2 3 遍后，轮胎压路机可以跟在双钢轮压路机后面，一起进行复压，直到规定的密实度。摊铺机铺出10延米长后，就可以开始碾压。压路机一直碾压到摊铺机跟前。随后第二轮第三轮错轮碾压时，压路机也一直碾压到摊铺机跟前。这样碾压面的末端自然形成阶梯形。主要是经过一次碾压后的混合料，其温度降低的速度要低于松散混合料。为防止沥青混合料粘轮，需要向轮上洒水。但洒水量愈大，流在沥青混合料层上的水就愈多，沥青混合料的温度也就降低得愈快。因此需要尽量减少洒水量。需要将洒水改成喷雾状水，同时将连续洒水改为间断式可控喷雾，使操作员能够根据需要喷雾。中央分隔带

29、和硬路肩边部的处理中央分隔带和硬路肩边部，一般空隙率较大，容易渗水。为了解决两边，特别是靠中央分隔带一边空气率大的缺陷，需要采用两个措施：开始摊铺沥青混凝土时，现场应该准备保温筒。由拌和厂专门拌制部分细集料沥青混合料，送到现场备用。在摊铺机后面向边部离析带的表面补撒少量细集料混合料，将粗集料之间的表面孔隙堵塞。不可以让工人用铁锹到摊铺机分料室边部或前面受料仓中去取较细的混合料，并撒在离析带上，然后将剩余粗集料撒开。因为这样做会破坏分料室边部或受料仓中部分沥青混合料的颗粒组成，使在另一些位置产生离析和沥青混凝土的空气率偏大。一般中央分隔带和硬路肩边部压实遍数不够压路机在路幅范围内，从横坡下侧边部开始碾压，到摊铺机跟前后，沿原碾压带退回到开始碾压位置，然后错半轮往前碾压，到摊铺机跟前，再沿原碾压带退回。第二次又错半轮向前碾压。如此反复进行，直到上侧边缘，算是碾压一遍。实际上碾压一遍后，两侧边部的半轮宽 ( 约1m )，只压到一个来回，而其他部分都是压到两个来回。如果共碾压三遍，则两侧边部只压到三个来回，而其它部分都可压到六个来回。这就是边部空气率大的另一个重要原因。因此，为了减少两侧边部沥青混凝土的空气率，在碾压三遍的情况下，边部需要另外多压三个来回，使边部实际的碾压遍数或来回数与总的碾压遍数相同，它既包括钢轮压路机，也包括错