沥青砼路面GTM施工技术方案.docx
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沥青砼路面GTM施工技术方案
沥青砼路面
GTM施工技术指南
郝和平
内蒙古兴泰市政路桥公司
2010.3.28
1总则
为指导使用GTM设计方法的沥青路面施工,特制定本《指南》。
1.0.2本《指南》适用于使用GTM设计方法的各级新建及养护的沥青路面工程.
1.0.3本《指南》规定了GTM设计的热拌沥青混合料路面的材料技术指标、配合比设计、施工要求、质量控制要求、透层、粘层施工及质量控制及验收方法和标准。
1.0.4GTM设计的沥青混合料路面施工必须有详细的施工组织计划。
1.0.5GTM设计的沥青混合料禁止在雨天和路面潮湿状态下施工。
1.0.6铺筑GTM设计的沥青混合料时，本标准没有特殊规定的，应该遵照交通部发布的行业标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的规定执行。
2术语、符号、代号
2.1术语
2.1.1平衡状态（CompactionTerminatedatEquilibrium）
指GTM试验时，每旋转100次试件密度变化率为0.016g/cm3时的状态。
2.1.2设计压强（VerticalPressure）
GTM进行试验时设定的垂直压强。
2.1.3旋转剪切系数（GyratoryShearFactor，简称GSF）
GTM测定的混合料剪切强度与理论剪应力的比值。
2.1.4旋转稳定值（GyratoryStabilityIndex，简称GSI）
混合料试验成型过程中，最大角应变与最小角应变的比值，表征材料是否出现塑性。
2.1.5机器角（MachinaAngle/GyratoryAngle）
上滚轴和下滚轴的连线与角度传感器垂直时卡盘的倾斜角简称机器角；GTM设计沥青混合料时，当采用油压表进行设计时，机器角应采用0.8º；采用气压表设计时，机器角宜采用2º。
2.1.6剪切强度（StaticShearStrength）
在一定的温度、剪切角及荷载作用下，材料抵抗剪切变形的能力。
2.1.7旋转压实指数（GyratoryCompactibilityIndex，简称GCI）
GTM试验时，试件在30转时密度与60转时密度的比值。
表征材料容易压实的程度，可以作为确定碾压工艺的参考。
2.2符号及代号
GTM美国工程兵旋转压实剪切试验机（GyratoryTest-ingMachine，简称GTM）
GSI旋转稳定值（GyratoryStabilityIndex）
GSF旋转剪切系数（GyratoryShearFactor）
GCI旋转压实指数（GyratoryCompactibilityIndex）
3施工准备
3.1路面基层应符合《沥青路面设计规范》和《公路路面基层施工技术规范》的规定。
3.2施工前应对各项原材料进场材料进行实地考察调研，分批分类进行抽检，以保证材料质量的均匀与稳定。
3.3施工前应对施工机具进行全面检查、维修、调试，以保证设备处于良好的状态，特别是拌和楼、摊铺机等设备的计量系统，必须进行调试和计量标定；对压路机的油路、水路和电路进行检查。
3.4各类施工机械宜有备用设备及配件以保证施工始终处于一个正常连续的作业状态，确保铺筑质量。
4材料
4.1一般规定
4.1.1沥青路面使用的各种材料运至现场后必须取样进行质量检验，经评定合格后方可使用，不得以供应商提供的检测报告或商检报告代替现场检测。
4.1.2采用SBS改性沥青时，宜采用成品改性沥青，同时应对基质沥青进行质量检验。
4.1.3集料选择应进行认真的料源调查，确定料源尽可能就地取材。
4.1.4高速公路沥青面层用粗集料必须由经过专业机构进行石质鉴定的采石场生产或施工单位自行生产，其生产能力、破碎工艺、筛孔配置应经监理或项目法人认可。
4.1.5集料粒径规格以方孔筛为准。
不同料源、品种、规格的集料不得混杂堆放。
4.2粗集料
4.2.1根据设计压强选择粗集料。
应选用坚硬、无风化、表面粗糙、洁净的石料。
其技术指标应满足表4.1要求。
对受热易变质的集料，宜采用经拌合机烘干后的集料进行检验。
粗集料质量技术要求表4.1
指标
单位
技术要求
试验方法
>0.7MPa
0.7MPa
压碎值，不大于
%
23
25
T0316
洛杉矶磨耗损失，不大于
%
20
25
T0317
表观相对密度，不小于
——
2.60
2.50
T0304
吸水率
%
0.3~1.6
T0304
与沥青粘附性，不小于
%
4级
4级
T0616
坚固性，不大于
%
3
3
T0314
针片状含量（混合料），不大于
其中粒径大于9.5mm，不大于
其中粒径小于9.5mm，不大于
%
12
10
15
15
12
18
T0312
水洗法<0.075mm颗粒含量，
不大于
%
0.5
0.5
T0312
软石含量，不大于
%
1
2
T0310
磨光值，不小于
BPN
42
42
T0320
注：
1.高速公路、一级公路的中、下面层和二级或二级以下公路对磨耗值、磨光值可不作要求。
2.GTM设计的沥青混合料禁止使用多孔玄武岩。
4.2.2受条件限制采用酸性或中性石料作为粗集料时，为改善石料与沥青的粘附性或者沥青混合料的水稳性，应掺加2%的水泥或者消石灰粉代替部分填料。
4.2.3新建高速公路或一级公路上面层沥青混凝土中4.75mm以上的矿料应采用硬质玄武岩、石灰岩等硬质石料。
4.3细集料
4.3.1沥青路面细集料可以采用机制砂、洁净的天然砂、石屑等。
4.3.2高速公路上面层细集料应采用机制砂。
中、下面层细集料使用天然砂时，天然砂的用量不应超过集料总量的10%，天然砂级配应满足表4.2要求。
沥青面层用天然砂级配表4.2
方孔筛
（mm）
通过各筛孔的质量百分率（%）
粗砂
中砂
细砂
9.5
100
100
100
4.75
90~100
90~100
90~100
2.36
65~95
75~90
85~100
1.18
35~65
50~90
75~100
0.6
15~30
30~60
60~84
0.3
5~20
8~30
15~45
0.15
0~10
0~10
0~10
0.075
0~5
0~5
0~5
4.3.3石屑应该清洁、干净、不得含有泥土杂质。
高速公路和一级公路的沥青混合料，宜将0~3mm细集料和3~5mm粗集料组合使用。
0~5mm细集料可在沥青稳定碎石及其他等级公路中使用。
石屑的级配应满足表4.3的级配范围要求。
石屑级配范围要求表4.3
通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）
公称粒径
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
0~5mm
100
90-100
60-90
40-75
20-55
7-40
4-20
0-10
0~3mm
100
80-100
50-80
25-50
10-30
4-15
0-8
4.3.4机制砂必须采用专用的制砂机生产，并采用优质的碱性石料为原料，其级配应符合表4.3中0~3mm的要求。
4.3.5细集料质量应该满足表4.4的质量要求。
细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075mm含量的百分数表示，石屑和机制砂以砂当量（适用于0~4.75mm）或亚甲蓝值（适用于0~2.36mm或0.15mm）表示。
细集料质量要求表4.4
项目
单位
质量要求
试验方法
表观相对密度，不小于
----
2.50
T0328
坚固性（>0.3mm部分）,不大于
%
5
T0340
含泥量（<0.075mm的含量）,不大于
%
2
T0333
砂当量,不小于
%
65
T0334
亚甲蓝值,不大于
g/kg
25
T0349
棱角性（流动时间）,不小于
s
25
T0345
4.4填料
4.4.1填料必须采用洁净的碱性石料磨细的矿粉,为了增加沥青结合料与矿料之间的粘附性,宜掺加约2%的普通硅酸盐水泥或者消石灰粉替代部分填料,具体通过实验确定.
4.4.2矿粉应干燥、洁净、无结块，其质量应符合4.5要求。
矿粉的质量要求表4.5
指标
单位
技术要求
试验方法
表观密度不小于
t/m3
2.50
T0352
含水量不大于
%
1
T0103烘干法
<0.6mm
粒度范围<0.15mm
<0.075mm
%
100
90-100
75-100
T0351
外观
--
无团粒结块
目测
亲水系数不大于
--
0.8
T0353
塑性指数小于
--
4
T0354
加热安定性
--
实测记录
T0355
4.4.3沥青混合料中应使用精加工矿粉,不允许使用回收矿粉.
4.5沥青
4.5.1高速公路的中、上面层应采用改性沥青，下面层或沥青稳定基层宜采用道路石油沥青。
重交通或重载交通一级公路上面层应采用改性沥青。
一级以下公路采用重交道路石油沥青。
4.5.2道路石油沥青的技术标准应符合表4.6规定。
道路石油沥青技术要求表4.6
试验项目
技术要求
试验方法
50号
70号
90号
针入度（25ºC，100g，5s）（0.1mm）
40-60
60-80
80-100
T0604
针入度指数PI
-1.5~1.0
T0604
动力粘度（60ºC），不小于，（Pa•S）
200
180
160
T0620
延度（5cm/min，15ºC），不小于（cm）
100
T0605
延度（5cm/min，10ºC），不小于（cm）
15
20
20
T0605
软化点（R&B）,不小于（ºC）
49
46
45
T0606
闪点（COC），不小于（ºC）
260
T0611
含蜡量（蒸馏法），不大于（%）
2.2
T0615
密度（15ºC）（g/cm3）
实测记录
T0603
溶解度（三氯乙烯），不小于（%）
99.5
T0607
TFOT（或RTFOT）后
质量变化，不大于（%）
±0.6
T0610
针入度比（%）
63
61
57
T0604
延度（15ºC）（cm）
10
15
20
T0605
延度（10ºC）（cm）
4
6
8
T0605
4.5.3根据我区情况，改性沥青宜选择SBS改性沥青，基质沥青可以采用70号或90号沥青道路石油沥青。
基质沥青质量宜符合表4.6规定的技术指标的要求。
改性沥青质量应符合表4.7规定的技术指标的要求。
SBS改性沥青技术要求表4.7
试验内容
技术指标
试验方法
针入度100g，5s，25ºC（0.1mm）
60~80
T0604
针入度指数PI
≥-0.4
T0604
延度5ºC，5cm/min，（cm）
≥30
T0605
软化点（ºC）
≥65
T0606
运动粘度135ºC（Pa•s）
2.5
T0625
闪点（ºC）
≥230
T0611
溶解度（%）
≥99
T0607
贮存稳定性离析，163ºC贮存48h后
顶部、底部软化点差（ºC）
2.5
T0661
与加热前软化点差（ºC）
8.0
—
弹性恢复25ºC（%）
≥80
T0662
RTFOT后残留物
质量变化，不大于（%）
±0.4
T0609
针入度比25ºC（%）
≥65
T0604
延度5ºC，5cm/min（cm）
≥20
T0605
4.5.4为促进沥青路面技术发展鼓励采用不同改性剂和改性技术。
根据沥青混凝土性能要求和为降低工程造价，对高速公路中面层所用沥青改性时，经试验后可以选用天然沥青、橡胶粉及其他高性能材料做外掺剂。
5热拌沥青混合料的配合比设计
5.1GTM沥青混合料配合比设计原则
5.1.1GTM沥青混合料配合比设计时，采用的设计压强由设计单位根据道路预计交通辆中有代表性的汽车轮胎接地压强确定。
在缺少相关资料时，对于一般交通沥青路面，建议设计压强选用0.7Mpa；重载交通路段根据实际情况中、下面层的设计压强建议选用0.7Mpa~0.8Mpa，上面层建议选用0.8Mpa~0.9Mpa，并且报主管部门同意。
重载交通是指设计交通量在1000万辆以上、混合交通中等货车比重在40%以上的路段，长大坡度的路段按重载交通路段考虑。
5.1.2GTM设备具有油压表和气压表两种系统，当采用油压表系统时，机器角应采用0.8º；采用气压表系统时初始机器角宜采用2.0º。
5.1.3GTM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。
5.1.4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。
5.1.5GTM设计沥青混合料配合比时，应采用GTM平衡状态时确定的最佳沥青用量和标准密度。
5.2技术指标
本《指南》采用GTM配合比设计方法，沥青混合料技术要求应符合表5.1的规定，并有良好的施工性能。
沥青混合料GTM试验配合比设计技术指标要求表5.1
试验项目
技术指标
稳定值GSI，不大于
1.05
旋转剪切系数GSF，不小于
1.3
密度
GTM实测
5.3矿料级配
一般情况下GTM方法适用于连续密级配沥青混合料，对于作为抗滑表层间断型级配沥青混合料设计需要通过实验验证。
用GTM方法进行沥青混合料配合比设计时，应在表5.2、5.3范围内确定工程设计级配范围，通常情况下，工程设计级配范围不宜超出5.2和表5.3的要求。
密级配沥青混凝土矿料级配范围表5.2
筛孔直径（mm）
级配类型
AC-25
AC-20
AC-16
AC-13
AC-10
31.5
100
26.5
95-100
100
19
75-90
95-100
100
16
65-83
80-92
95-100
100
13.2
55-75
68-80
78-92
95-100
100
9.5
48-60
58-70
65-78
72-85
90-100
4.75
33-45
38-50
40-52
42-56
45-75
2.36
22-34
25-35
28-38
28-38
30-58
1.18
12-25
16-25
19-29
20-28
20-44
0.6
10-20
10-20
11-21
12-22
13-32
0.3
6-15
7-15
8-16
8-17
9-23
0.15
5-10
5-11
6-12
7-12
6-16
0.075
3-7
4-8
4-8
4-8
4-8
适用的层厚（mm）
60~100
50~80
40~60
35~40
25-35
密级配沥青稳定碎石混合料矿料级配范围表5.3
级配
类型
通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）
37.531.526.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075
ATB-30
10090-10070-9053-7244-6639-6031-5120-4015-3210-258-185-143-102-6
ATB-25
10090-10060-8048-6842-6232-5220-4015-3210-258-185-143-102-6
5.4GTM试验
5.4.1确定GTM试验的设计压强和各种矿料比例后，进行GTM试验。
5.4.2选择不同的沥青用量：
根据经验选择5个沥青用量进行GTM试验，沥青用量间隔为0.3%。
5.4.3根据沥青混合料的最大公称粒径选择合适的GTM试模。
试模直径应不小于最大公称粒径的4倍，GTM拥有4英寸、6英寸、8英寸三种不同直径的试模。
5.4.4沥青混合料的拌和温度：
道路石油沥青的拌和温度应根据粘温曲线确定，选择表观粘度在（0.17±0.02）Pa.s范围内的温度作为拌和温度。
SBS改性沥青的拌和温度选择在165ºC~173ºC范围内。
5.4.5采用平衡状态法进行GTM试验，确定每个沥青用量下的技术指标。
5.4.6确定设计沥青用量。
5.4.6.1根据GTM试验结果，绘制沥青用量与密度、稳定值GSI和旋转剪切系数GSF的关系曲线。
如下图
沥青用量-密度曲线
2.49
2.48
2.47
2.46
2.45
2.44
密度（g/cm3）3.84.14.44.75
沥青用量（%）
沥青用量-稳定值曲线
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00
0.95
稳定值（GSI）3.84.14.44.75
沥青用量（%）
沥青用量-旋转剪切系数曲线
2.50
2.00
1.50
1.00
旋转剪切系数（GSF）3.84.14.44.75.0
沥青用量（%）
4.6.2选择GSI不大于1.05，且GSF不小于1.3时的沥青用量作为设计沥青用量。
根据我区的实验情况，一般各个级配的混合料最低沥青用量，不小于如下表中值，且最小沥青膜厚度不应小于6µm。
级配类型
AC-25
AC-20
AC-16
AC-13
AC-10
ATB-25
ATB-30
最低石油比
3.1
3.5
4.0
4.0
4.5
2.9
2.8
4.6.3密度曲线上查出设计沥青用量对应的密度作为目标配合比标准密度。
5性能检验
对于采用GTM方法设计的沥青混合料，需要在配合比设计基础上进行各种性能的检验。
不符合要求的沥青混合料，应更换材料，重新进行配合比设计。
GTM配合比设计的沥青混合料性能指标应满足表5.4要求。
GTM沥青混合料性能技术要求表5.4
检测项目
单位
技术指标
试验方法
改性沥青混合料
普通沥青混合料
动稳定度①，不小于
次/mm
3600
1500
T0719
低温弯曲，不小于
µε
2500
2000
T0728
冻融劈裂试验残留强度比，不小于
%
80
75
T0729
渗水系数不大于
上面层
ml/min
60
T0791
中、下面层
ml/min
120
剪切强度②，不小于
Mpa
0.30
GTM
注：
①车辙试验不得采用二次加热的沥青混合料试验，试验必须检验车辙试件的密度是否符合试验规程的要求。
对我呼包线以南的高速公路沥青路面可以增加检验65ºC、0.7Mpa条件下同60ºC、0.7Mpa的车辙对比试验。
②剪切强度是指沥青面层混凝土在60ºC以上的高温条件下，由GTM直接测试混合料试件得出的，对于重载交通该指标根据荷载、气候等情况可适当提高。
对于柔性基层混合料剪切强度可以根据路面结构具体计算所在层内最大剪应力确定。
5.6GTM配合比设计试验步骤
5.6.1GTM试验方法配合比设计采用三步法进行。
一般分为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。
5.6.2目标配合比设计阶段。
对工程实际使用的原材料进行试验，检验合格后，进行GTM配合比设计，优选矿料级配、确定设计沥青用量，进行车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验等配合比设计检验，均符合要求后，以此作为目标配合比，供拌和楼确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。
5.6.3生产配合比设计阶段。
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。
并取目标配合比设计的沥青用量及±0.3%等三个沥青用量进行GTM试验和试拌，通过室内GTM试验和拌合机取样试验，综合确定生产配合比的最佳沥青用量及标准密度，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。
5.6.4生产配合比验证阶段。
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，同时从路上钻芯检测空隙率大小，由此确定生产用的标准配合比。
试拌试铺必须由项目法人（或项目建设执行机构）、施工单位、监理等有关各方共同实施。
由此确定的标准配合比必须得到监理工程师批准。
标准配合比的矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值，并避免在0.3-0.6mm处出现“驼峰”。
对确定的标准配合比，宜再次进行车辙试验和水稳定性检验。
5.6.5确定施工级配允许波动范围。
根据标准配合比及第8章的质量管理要求中各筛孔的允许波动范围，制定施工用的级配控制范围，用以检查沥青混合料的生产质量。
5.6.6经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。
生产过程中应加强跟踪检测，严格控制进场材料的质量，如遇材料发生变化并经检测沥青混合料的级配、GTM技术指标不符要求时，应重新进行配合比设计。
6施工工艺
6.1沥青混合料的生产
6.1.1沥青混合料拌合厂的场地和运输路线都应该硬化处理，以保持集料和新修沥青路面的清洁，特别是避免雨天场地泥泞，污染集料或路面。
6.1.2沥青应分品种、分标号密闭储存。
料厂场地应提前进行规划，各种矿料应分别堆放，不得混杂。
细集料应设防雨顶棚，避免潮湿，影响计量的准确。
矿粉等填料必须采取防潮措施，采用袋装矿粉时，矿粉必须存放在室内，码放整齐，保持干燥不结块，能自由流动。
6.1.3冷料仓之间必须相互隔开，并且严禁装料过多，造成矿料的混杂。
严格按目标配合比设定冷料比例、控制冷料仓流量，各料仓的固定流量可以根据拌和机的生产能力和目标配合比进行计算，冷料比例不得随意变动。
当使用天然砂时必须严格按配合比控制天然砂的用量。
6.1.4生产GTM设计的沥青混合料应采用间歇式拌和楼拌和，且必须配备有材料配比和施工温度的自动检测和记录设备，逐盘打印各传感器的数据，每个台班作出统计，计算矿料级配、油石比、施工温度、铺装层厚度的平均值、标准差和变异系数，进行总量检验，并作为施工质量检测的依据。
6.1.5对于最大公称不小于13.2mm的沥青混合料，拌和楼配置的震动筛，不宜少于四个。
筛孔尺寸应该与拌和的混合料类型相
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