GTM路面体会

GTM路面体会

陈大治

摘要：为了提高路面抗车辙能力，提高路面耐久性，沥青路面采用GTM设计方法和施工工艺进行施工。

关键词：GTM；优点；设计；施工

丹拉公路张家口高速是内陆通往大西北的交通要道，交通任务非常繁重。目前，我国现有国情还不能有效控制大量超载车辆，沿线六七十吨的重载车辆仍随处可见。因此，这对沥青路面设计提出很高的要求。为了提高路面抗车辙能力，提高路面耐久性，沥青路面采用GTM设计方法和施工工艺进行施工。

1GTM路面优点

传统的马歇尔配合比设计方法的矿料级配是根据最大密实度原则确定的，I型密级配结构属于悬浮密实结构，这是因为传统沥青混凝土I型密级配，采用依赖于本身组成矿料的嵌挤和依赖有机结合料（沥青）粘结在一起的密实几乎不透水的形式，为了确保结构密实不透水，就需要大量的细粒填充而形成悬浮密实结构。而悬浮密实结构由于细粒过多而使骨粒在结构中悬浮使结构不够稳定，从而使结构抗剪能力降低，易产生车辙。同样，细颗粒过多使结构的表面积增大而需要更多的胶结料（沥青）粘结，也使结构不够稳定。如果填充料减少而增加骨料，用传统马歇尔击实仪刚性强制击实时，就会使结构趋近于骨架空隙结构，易造成透水，大大降低水稳定性能，GTM设计方法及施工工艺是美国工程兵因修建重型轰炸机跑道时，为解决飞机反复起降易造成大量车辙问题而首先发明的。GTM是柔性路面在荷载作用下的机械模拟，采用揉搓方法压实沥青混合料，模拟了现场压实及汽车轮胎与地面的相互作用。GTM根据汽车轮胎对路面实际接触压强设定试验时的设计强度，通过旋转压实试件在设计压强作用下被旋转压实到平衡状态，使沥青混合料密度到达汽车轮胎实际作用于路面产生的最终密度。GTM级配趋近于骨架密实结构，国家实验室提供GTM级配范围与相同最大粒径现行规范马歇尔试验方法的比较表1。

由表1可知，用GTM方法设计的级配比传统马歇尔试验级配的细集料明显减少，GTM级配用GTM旋转试验机成型比用马歇尔击实方法成型的试件空隙小，而用GTM成型模拟道路使用中柔性轮胎作用于沥青面层的效果，更符合道路实际荷载情况，现在几组数据如表2。

由此可见，GTM成型试件具有较高密度，而马歇尔击实方法得到的密度并不是路面使用中的最终密度，势必在轮胎荷载的长期作用下进一步压实而产生形变，而我们又不能采取继续加大马歇尔击实功的方法使结构中的碎石被压碎的数量增大。

2材料级配控制

GTM施工对级配要求更加严格，级配的波动对路面质量会造成较大影响，矿料原材料应级配均匀，宜采用规格材料，材料堆放不要过高，宜分层堆放，以防产生离析，尤其是机制砂应始终保持较均匀级配，<0.075的颗粒不宜过多，以免产生离析，这对混合料的质量影响很大，拌和站冷料仓流量应进行标定，热料仓宜选用5个，筛片孔径参照冷料规格选用，但宜使每个料仓大致数量均匀，避免某个热料仓用量过多，以避免冷料规格发生变化时对热料级配造成较大影响，生产过程中每天至少取一次热料进行级配组成，并与抽提结果相结合，以确定是否调整热料仓的比例。

传统的马歇尔设计方法认为，空隙率低于3％（中、粗粒式），饱和度超过85％，沥青面层在炎热的夏季由于沥青体积膨胀隆起而产生拥包，这是马歇尔设计方法本身的弊端造成的。其一，马歇尔设计方法与路面实际使用情况不相符，即马歇尔密度不是沥青路面结构最终的密度，路面在使用过程终会被进一步压实，实际空隙率会变得更小；其二，马歇尔设计方法的沥青用量太大且继配的范围较宽，避免产生一些自由沥青，致使产生拥包。GTM有更严格的级配控制且由于颗粒少，沥青用量小，结构中几乎没有自由沥青，所以GTM设计不以体积特征作为设计参数，亦不会产生车辙，GTM设计与马歇尔方法设计在使用相同材料情况下抗车辙能力试验结果

由此可见，GTM设计方法比马歇尔抗车辙能力有很大的提高。

沥青路面的抗透水性能越来越受到重视，虽然目前技术规范尚无该项技术指标的要求，但为防止雨水透过面层侵入抗水损坏性能差的基层，而造成路面损坏，近年来一些招标文件和施工指导书规定了沥青面层的透水系数要求，试验表明，GTM分层铺筑完后，抗车辙性能优于马歇尔方法，使用材料非常接近的三条高速公路某段渗水系数平均值如表4。

以上三条高速公路粗集料均为玄武岩，细集料为白云质石灰岩，沥青为SBS改性沥青，通过表4。

可以看出空隙率小的GTM沥青路面抗渗性几乎和沥青用量无关，而是取决于空隙率的大小，事实上，用马歇尔方法设计的沥青路面通车后，在轮胎荷载作用下，结构会被进一步压实而使抗渗性能增强（即渗水系数减小），这样就势必使路面结构产生形变。

3施工工艺

GTM路面对施工工艺要求较高，因此在施工过程中必须合理组织精心施工。

4材料规格要求

在原材料的选择上，细集料全部采用机制砂，回收粉尘全部废弃，使路面的高温稳定性和低温抗裂能力和抗疲劳性能明显提高。

粗集料：应选用坚硬，无风化，表面粗糙洁净的石料，技术指标符合规范要求，含泥量即水洗法<0.075颗粒含量大于0.8％时进行水洗（宜采用石灰水），表面层应掺加1％的水泥代替部分矿粉。

细集料：应采用石灰岩机治砂，不得用石屑，机制砂的级配应符合规范要求。

填料：采用碱性石料磨细的矿粉，应干燥，洁净，无结块，回收粉尘应全部废弃。

沥青应符合技术规范的要求。

5严格控制沥青面层的施工工艺

拌和：按照生产配比准确计量，干拌不小于5s，每盘拌和30~50s。沥青混合料的施工温度控制如表5。

运输：要用蓬布覆盖，以保温防雨。

摊铺：要选择现场温度10℃以上且没风的天气进行施工，一定要保持摊铺的连续性，有专人指挥。要保证设备的完好率，避免因机械故障停工。

碾压：应遵循“高温、强震、慢压”的原则进行碾压，必须配备不低于5台性能良好的压路机（应选用10t以上的双钢轮振动压路机2台，25t以上的胶轮压路机3台）。碾压要及时，摊铺机铺出10m左右就开始碾压，碾压时先上钢轮，再上胶轮，钢轮碾压时第一次前进时先静压，后退时开始振压。喷水装置调到最小喷水量，撒水必须均匀，防止过量撒水引起混合料温度的骤降，在沥青混合料不粘轮的情况下可采用间断喷水。压路机碾压时，相邻碾压带重叠宽度振压不大于半轮。静碾不大于20cm。要将驱动轮对准摊铺方向，防止混合料产生推移，压路机的启动，停止必须减速缓慢进行，钢轮压路机两个往返后，胶轮压路机开始碾压。为防止粘轮，要安排专人往轮胎上刷油水混合物（柴油和水的比例1：3）每台胶轮上安排两个人及时刷，等到碾压一段时间后，就不再粘轮胎了。钢轮压路机在终压前要进行一次静压，消除轮迹。钢轮和胶轮的碾压编数要达到4~6遍。在温度降低到100℃时停止碾压。

总之，GTM路面优势突出，施工难度也不大，只要在施工中严格控制，质量也能得到保证，它的推广应用，将使我们的路面质量有很大的提高。