GTM沥青混凝土施工过程的质量控制
摘 要:GTM沥青混凝土是一种新型的路面结构,文章以河北唐曹高速公路的路面工程为
例,重点 总结 了 GTM沥青混凝土路面施工过程中的质量控制方法。
关键词:GTM沥青混凝土;施工过程;质量控制
Abstract:GTM is a new type of asphalt concrete road structure, the article
by Cao Tang HebEi Expressway road project as an example, summed up the focus
of GTM asphalt pavement construction in the process of quality control
methods. 论文联盟 编辑。
Key words:GTM asphalt concrete;construction process;quality control
沥青路面的车辙、水损害等早期病害是公路建设中困扰多年的问题,而应用 GTM设计
的沥青混凝土是解决沥青路面早期病害的有效方法。GTM设计的沥青混凝土密度较高,用油
量较马歇尔设计方法要低。GTM法采用旋转揉搓压力成型,克服了马歇尔制件、垂直、击实
的不足,较好地应用了仿真学,较真实地模拟路面材料实际受力状况和预测材料到服务期限
末的应力应变力学性质,从而减少或避免路面材料的早期破坏。GTM成型时试件被压实到了
最终使用状态,与马歇尔成型的试件相比,GTM试件密度大,空隙率和矿料间隙率低,设计沥
青用量少,能最大限度地防止沥青路面产生车辙。
下面以唐曹高速公路路面工程为例予以说明。
1 材料要求
粗集料
(1)粗集料应该选用坚硬、无风化、表面粗糙洁净的石料。其技术指标应满足规范要
求。
(2)粗集料的粒径规格宜符合沥青面层用粗集料规格的要求。
细集料
(1)细集料包括天然砂、机制砂、石屑。细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质,并有
适当的颗粒级配组成,其质量应符合规范要求。细集料的洁净程度:天然砂、机制砂以砂当
量表示。
(2)改性沥青面层所有细集料全部采用石灰岩机制砂,机制砂制备必须采用石灰岩碎石
磨制,不得使用石料破碎过程中表面剥落的石屑代替或磨制机制砂。石屑、天然砂、机制
砂级配范围宜符合要求。
填料
(1)填料必须采用碱性石料磨细的矿粉,为了增加沥青与矿料之间的黏附性,用硬质岩
做改性沥青面层时掺加 2%的消石灰代替部分填料。
(2)矿粉应干燥、清净、无结块,其质量应符合要求。
(3)回收粉尘必须全部废弃,不得使用回收粉尘代替矿粉。
沥青
(1)改性沥青面层采用 SBS改性沥青,沥青碎石层与普通沥青面层采用重交道路 AH-70
石油沥青。
(2)AH-70石油沥青的技术要求应符合规定。
2 配合比组成设计
目标配合比设计阶段
(1)沥青各面层混合料配比设计统一采用 GTM设计法,传统的马歇尔设计法验证,适当
调整沥青含量。沥青混凝土混合料目标配合比设计 GTM工作参数如下:①垂直压力
MPa;②旋转角度油压表 度;③成型温度 143℃。(普通沥青);④试件成型控制:成型到极
限平衡状态。
(2)采用工程实际使用的材料, 首先 计算 出各种矿料的掺配比例,配成符合规范要求
的矿料级配范围,确定矿料级配,选择 5组不同的油石比分别进行拌和,在 143℃成型温度
下,以 GTM成型试件。
(3)综合 GTM成型的不同油石比的试件密度以及其他体积参数,结合马歇尔试验检验结
果,确定最佳沥青用量以及目标配合比,供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试
拌使用。
(4)选择 4~5组不同的油石比,在 的设计原则下用 GTM方法成型试件。分别测定
不同油石比混合料的毛体积相对密度,计算出混合料的空隙率 VV、矿料间隙率 VMA和沥青
饱和度 VFA。
(5)根据 GTM设计指标确定最佳油石比。
(6)根据配合比设计检验指标检验沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定
性。
生产配合比设计
(1)首先根据目标配合比设计的各种矿料掺配比例确定各冷料仓的供料比例、进料速
度。
(2)拌和机点火使设备处于正常运转状态,骨料的温度与生产中的温度一致后,从各热
料仓取样筛分,确定各热料仓的材料比例,供拌和机控制室使用,同时,反复调整冷料仓进料
比例以达到供料均衡。
(3)用 GTM方法进行生产配合比设计,确定生产配合比最佳沥青用量下相应混合料毛体
积相对密度作为施工控制用标准密度。
生产配合比验证
(1)拌和机按生产配合比结果进行试拌,铺筑长 200 m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。试拌试铺必须由业主、施
工单位、监理等有关各方共同参加实施,用以确定以下内容:确定拌和机的上料速度、拌和
产量、拌和温度等操作工艺。确定合理的机械数量及机械组合方式。确定摊铺温度、速
度,碾压顺序、温度、速度、遍数等。确定松铺系数,验证沥青混合料配合比,验证施工组
织的适应性。
(2)试验段开工报告须经驻地办审核后报总监、业主审批。标准配合比的矿料合成级
配中,至少应包括 mm、 mm、 mm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 mm~ mm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。
(3)在拌和场按 JTG F40—2004标准取样,进行沥青含量和矿料筛分试验,并在沥青混
和料摊铺压实冷却后钻芯取样进行压实度、厚度、空隙率、沥青饱和度的检查。现场检测
高程、横坡度、宽度、平整度等指标。
(4)试验段完成后,承包人按确定(1)的内容写出试验段总结,驻地办审核后报总监办、
业主审批后,正式开工。
3 施工设备
拌和设备
(1)拌和厂应在其设计、协调、配合和操作方面,都能使生产的混合料符合生产配合比
设计要求。拌和厂必须配备足够试验设备的试验室,并能及时提供使监理工程师满意的试
验资料。
(2)热拌沥青混凝土采用间歇式有自动控制性能的拌和机拌制,拌和设备冷料仓数量必
须满足集料种类要求,且不得少于 6个,同时能够对集料进行二次筛分,能准确地控制温
度、拌和均匀度,计量准确、稳定,设备完好率高,拌和机的生产能力不低于 240 t/h。
(3)拌和机应具有计算机自动采集及自记装置,在拌和过程中能逐盘打印沥青及各种矿
料的用量及集料温度等各项参数。
(4)拌和机热矿料二次筛分用振动筛不宜少于 4个,且应符合所拌和的沥青混合料规格
的要求,筛孔尺寸应该与拌和的沥青混合料类型相匹配,不同级配必须配制不同的筛孔组
合,最大筛孔宜略大于混合料的公称最大粒径,至少采用 4个筛子,包括 3 mm～4 mm筛子,6
mm筛子,在 6 mm筛子和最大筛孔间再选择一个筛子,筛网不得有破损或变形,其安装角度应
根据材料的可筛分性、振动能力等由试验确定。
(5)要配备 500 t以上的沥青贮存罐,且具有保温加热功能。
(6)计量装置应由计量部门进行检验和核正准确,拌和机的生产油石比应由试验室作出
准确标定。
运输设备
(1)用干净有金属底板的较大吨位自卸翻斗车辆运送混合料,车槽内不得粘有杂物。为
了防止尘埃污染和热量过分损失,运输车辆应用棉被覆盖,车槽四角应密封坚固。
(2)沥青混合料运输车的运量应较拌和能力或摊铺速度有所富余,施工过程中摊铺机前
方应有 3~6辆料车处于等待卸料状态,保证连续摊铺。
摊铺设备
(1)进行作业的摊铺机必须为组合式 3台(12 m以上),2台摊铺,1台备用,年限要求为
近 1年内购置的进口设备,其性能等同或不低于于 VOGELE-2100型以上,并配有强夯熨平板
以提高初始密实度,同时具备 240 t/h以上(含 240 t/h)沥青混合料拌和转运机 2台。摊铺
机开工前应提前 h~1 h预热熨平板不低于 100℃。熨平板加宽连接应仔细调节至摊铺
的混合料没有明显的离析痕迹。摊铺机应有振动夯板或可调整振幅的振动熨平板的组合装
置,夯板与振动熨平板的频率,应能各自单独调整。
(2)摊铺沥青混合料时,摊铺机的摊铺速度应根据拌和机产量、施工机械配套情况及摊
铺层厚度、宽度确定。1台摊铺机的铺筑宽度不超过 m,每个作业组采用 2台摊铺机前
后错开 10 m~20 m,呈梯队方式同步摊铺,两幅之间应有 3 cm~6 cm左右宽的重叠宽度,上下
层的搭接位置宜错开 20 cm以上。
(3)摊铺机应配备熨平板自控装置,传感器可通过基准线自动发出信号来操纵熨平板,
使摊铺机能铺筑出理想的纵横坡度和平整度。 论文联盟 编辑。
(4)改性沥青砼面层与普通沥青砼面层摊铺要求采用非接触式平衡梁自动控制整平系
统。
压实机械
(1)压实设备应配有性能完好的 DD-130钢轮压路机 2台或 CC-501、CC-502钢轮压路
机 2台,CC-722钢轮压路机 2台,其中自重不小于 13 t的双驱双振压路机数量不得少于 2
台,XP260或 XP261型轮胎压路机 2台。振动压路机加振重后总效率应在 30 t以上,能按合
理的压实工艺进行组合压实,还应备有监理工程师认可的小型振动压(夯)实机具,以用于压
路机不便压实的地方。
(2)压路机的喷水必须采用良好的能控制的雾化装置。
4 施工工艺
基本要求
(1)拌和厂应在其设计、协调配合和操作方面,都能使生产的沥青混合料符合生产配合
比设计要求。拌和设备的每小时产量宜控制在其设计能力的 60%~80%之间。
(2)拌和机的各个系统以及各种传感器在使用前必须进行标定。在标定完成后应按批
准的生产配合比进行试拌,沥青混合料应符合要求。
(3)冷料装载机料斗的横向尺寸应该小于冷料仓横向尺寸,冷料仓应加高隔板。在拌和
过程中,随时观察冷料仓有无窜仓、缺料、冷料仓的振荡器的频率和振幅、矿粉仓有无起
拱等现象。
(4)矿料、沥青的加热温度及沥青混合料的拌和温度应根据所用沥青的粘温曲线和实
践经验确定。
混合料的拌和
(1)粗、细集料应分类堆放并插上标志牌,注明产地、规格,集料堆放时要采用分层堆
放的方法,逐层向上堆放以防离析。每个料源的材料应进行抽样试验,并经监理工程师批
准。
(2)拌和时,每种规格的集料、矿粉和沥青都必须按批准的生产配合比准确计量,其计
量误差应控制在规定的范围内。拌和时应将集料充分烘干。一般干拌时间不应小于 5 s~10
s,每锅普通沥青混合料拌和时间不少于 45 s,改性沥青混合料拌和时间不少于 50 s。
(3)沥青的加热温度、矿料加热温度、沥青混合料的出厂温度,应符合规范要求。
(4)要随时检测拌和机打印结果与设定值的关系,出现异常情况及时处理。
混合料的运输
(1)从拌和机向运料车上放料时,应每卸一斗混合料挪动一下汽车位置,以减少粗细集
料的离析现象。尽量缩小混合料下落的落距。
(2)运料车要用棉被覆盖,用以保温、防雨、防污染。
(3)连续摊铺过程中,运料车应在转运车前 10 cm~30 cm处停住,不得撞击转运车,卸料
过程中运料车应挂空挡,靠摊铺机推动前进。
(4)已经离析或结成不能压碎的硬壳、团块或运料车卸料时残留于车上的混合料,以及
低于规定铺筑温度的混合料都应废弃,不得用于本工程。
混合料的摊铺
(1)在铺筑混合料之前,必须对下层进行检查,特别应注意下层的污染情况,不符合要求
的要进行处理,否则不准铺筑沥青混凝土,铺筑底面层时应将下封层松散多余的石子彻底清
扫。
(2)摊铺前要对每车沥青混合料进行检验,发现温度不合适或有花白料等不合格材料要
退回废弃。
(3)摊铺机一定要保持摊铺的连续性,有专人指挥,一车卸完下一车要立即跟上,应以均
匀的速度行驶,以保证混合料均匀、不间断定地摊铺,要经常保持 3~6辆车等待。摊铺过程
中不得随意变换速度,避免中途停顿影响施工质量。摊铺过程中应随时检查虚铺厚度及横
坡,达不到要求时立即调整。
(4)摊铺机的操作不得使混合料沿着受料斗的两侧堆积,任何原因使冷却到规定温度以
下的混合料应除去。
(5)对外形不规则路面、厚度不同、空间受到限制等摊铺机无法工作的地方,经监理工
程师批准可以采用人工铺筑混合料,宜优先使用小摊铺机操作。
(6)在雨天或表面存有积水、施工气温低于 10℃时,不得摊铺混合料。混合料遇水后严
禁使用,必须废弃。未经压实即遭雨淋的沥青混合料应全部清除更换新料。
(7)用洗油清洗转运车或摊铺机时应用油盘承接清洗下来的废油,避免废油滴漏在路面
上。如已轻微滴漏应马上用棉丝将废油擦净,如已侵蚀路面应挖除后补料用小型机具夯
实。
沥青混合料的碾压成型
(1)GTM设计的沥青混凝土应该遵循“高温、紧跟、重碾、强振、慢压”的原则进行碾
压。
(2)混合料的碾压按初压、复压、终压 3个阶段进行。初压应紧跟摊铺机进行,沥青稳
定碎石初压温度不得低于 130℃,普通沥青砼面层初压温度不得低于 140℃,改性沥青砼面
层初压温度不得低于 155℃。初压时采用胶轮压路机,碾压应掌握“紧跟慢压”的原则,振
动压路机必须采用强振档,摊铺后初压的长度应控制在 30 m左右,并以此 计算 压路机速
度。
(3)复压应在初压完成后紧接着进行,复压采用胶轮压路机和振动压路机交替进行碾
压。先用胶轮压路机碾压,再用振动压路机振压,如此反复交替进行,直致达到试验段确定
的碾压遍数,使混合料压实度达到规范要求。
(4)终压以消除轮迹为主,应使用静力双轮压路机或关掉振动的压路机紧跟在复压后进
行。终压终了温度对于沥青稳定碎石不得低于 80℃,普通沥青砼面层不低于 90℃,对于改
性沥青砼面层不低于 110℃。
(5)为了防止混合料粘轮,应在钢轮表面均匀雾化喷水,因此在施工前应着重检查压路
面的洒水装置,洒水必须均匀,在钢轮表面形成细微水珠不流淌,防止过量洒水引起混合料
温度的骤降。在沥青混合料不粘轮的情况下可以采用间断喷水。
(6)压路机碾压时相邻碾压带重叠宽度振碾不大于 20 cm,静碾不小于 20 cm。要将驱
动轮面对摊铺机方向,防止混合料产生推移。压路机的起动、停止必须减速缓慢进行。
(7)压路机不得停留在温度高于 70℃的已经压实尚未完全冷却的路面上。
(8)每天应根据摊铺长度、宽度、厚度,校核拌和站的矿料和沥青用量以及产量是否准
确。
接缝
(1)在施工缝及构造物两端的连接处必须仔细操作,保证紧密、平顺。
(2)当采用 2台摊铺机时的纵向接缝应采用热接缝,即施工时将已铺混合料部分留下 10
cm~20 cm宽暂不碾压,作为后铺部分的高程基准面,然后再跨缝碾压消除缝迹。
(3)横向接缝应先处理原铺沥青路面,原路面必须形成垂直的接缝面,并用热沥青或乳
化沥青涂刷,接缝时用压路机横向碾压,碾压时压路机应位于已压实的面层上,错过新铺层
15 cm,然后每压一遍,向新铺层移动 10 cm~20 cm,直至全部在新铺层上,再改为纵向碾压。
5 质量检验及评定标准
(1)路面施工中应抓好材料质量、施工温度、摊铺碾压机械、施工工艺几个关键,保证
压实度,切忌片面追求平整度而降低压实度。
(2)道路石油沥青和成品改性沥青应具有产品质量检验单。产品到场后应按照规定取
样检查,不得以样品的质检报告代替。检验不符合要求的沥青不得使用。
(3)施工过程中材料质量检查的内容和频率应符合规范的要求。
(4)沥青面层施工过程中工程质量检查的内容、频度、允许差应符合规范要求。
