GTM改性沥青混凝土路面施工质量控制

摘 要:GTM改性沥青混凝土是一种新型的路面结构,文章以内蒙古沿黄一级公路的路面工程为例,重点总结了GTM改性沥青混凝土路面施工过程中的质量控制方法。

关键词:GTM改性沥青混凝土;施工过程;质量控制。

沥青路面的车辙、水损害、裂缝等早期病害是公路建设中困扰多年的问题,而应用GTM设计的改性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。

下面以沿黄一级公路路面工程为例予以说明。

1 、材料要求

1.1 粗集料

1.1.1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。

1.1.2 粗集料的粒径规格宜符合沥青面层用粗集料规格的要求。

1.2细集料。

1.2.1 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。

1.2.2改性沥青面层所有细集料采用石屑、天然砂、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。

1.3填料。

1.3.1 填料必须采用碱性石料磨细的矿粉。

1.3.2 矿粉应干燥、清净、无结块,其质量应符合要求。

1.3.3 回收粉尘必须全部废弃,不得使用回收粉尘代替矿粉。

1.4沥青。

1.4.1 改性沥青混凝土面层采用SBS改性沥青,基质沥青采用重交道路AH-90石油沥青。为了增加沥青与矿料之间的黏附性,在改性沥青里添加了3‰的抗剥落剂。

1.4.2AH-90石油沥青的技术要求应符合规定。

1.4.3SBS改性沥青的技术要求应符合规范要求

2 、配合比组成设计。

2.1 GTM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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。试拌试铺时我施工单位协同业主、监理等有关各方共同实施。由此确定的标准配合比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，再次进行车辙试验和水稳定性检验。

2.5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。

3、 施工设备。

3.1拌和设备。

3.1.1 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。

3.1.2 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。

3.1.3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。

3.1.4 要配备500 t以上的沥青贮存罐,且具有保温加热功能。

3.1.5 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。

3.2运输设备。

3.2.1 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。

3.2.2 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。

3.3摊铺设备。

3.3.1进行作业的摊铺机采用了中大1600型摊铺机，其工作性能满足全幅、大厚度摊铺作业要求，避免了用两台摊铺机施工出现中间接缝处的离析现象。摊铺机开工前应提前0.5 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。

3.3.2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。

3.3.3 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。

3.3.4 改性沥青砼下面层摊铺要求采用挂钢绞线控制高程的方式摊铺，上面层摊铺采用非接触式平衡梁自动控制整平系统控制摊铺。

3.4压实机械

3.4.1 压实设备配有性能完好的DD-130钢轮压路机4台,30T轮胎压路机2台，小型压路机1台。

3.4.2 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

4.1 基本要求

4.1.1 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。

4.1.2 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。

4.1.3 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。

4.1.4矿料、沥青的加热温度及沥青混合料的拌和温度应满足规范要求

4.2混合料的拌和

4.2.1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。

4.2.2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,每锅改性沥青混合料拌和时间不少于50 s。

4.2.3 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。

4.2.4 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。

4.3混合料的运输

4.3.1 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。

4.3.2 运料车要用棉被覆盖,用以保温、防雨、防污染。

4.3.3 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。

4.3.4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。

4.4混合料的摊铺

4.4.1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。

4.4.2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。

4.4.3 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。

4.4.4 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。

4.4.5 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。

4.4.6 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。

4.4.7用洗油清洗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。

4.5沥青混合料的碾压成型。

4.5.1GTM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。

4.5.2 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 ,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。

4.5.3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。

4.5.4 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。终压终了温度对于改性沥青砼面层不低于110℃。

4.5.5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。

4.5.6 压路机碾压时相邻碾压带重叠宽度不小于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。

4.5.7 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。

4.5.8 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。

4.6 接缝

4.6.1 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。

4.6.2 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、透层和粘层

透层油和粘层油的选择应和沥青混凝土面层用沥青一致，我标段均采用改性沥青和改性乳化沥青，以利于面层和透层、粘层随温度发生变化时相一致。

5.1. 采用GTM设计的沥青混合料施工时，基层必须喷洒透层油，上下面层之间必须喷洒粘层油，面层必须在透层油完全渗透入基层后方可铺筑。基层上设置下封层时，透层油不宜省略。气温低于10ºC或大风天气，即将降雨时不得洒透层油。

5.2根据基层选择渗透性好的改性乳化沥青作透层油和粘层油，喷洒后通过钻孔或挖掘确认透层油渗入基层的深度宜不小于5mm-10mm，并能与基层联结成为一体，粘层油通常应在当天喷洒，待乳化沥青破乳、水分蒸发完成，或稀释沥青中的稀释剂基本挥发完成后，紧跟着铺筑沥青层，确保粘层不受污染。透层油和粘层油质量要求满足《公路沥青路面施工技术规范》要求。

5.3 透层油和粘层油宜采用智能沥青洒布车一次喷洒均匀。

6、施工过程中的质量管理与检查

6.1 沥青路面施工必须在得到开工令后方可开工。

6.2 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。

6.3施工过程应以施工单位自检与监理抽检相结合，施工过程中检测的原始数据必须真实，不得丢弃。

6.4 施工过程中材料质量检查项目和频率应符合表6.1。

施工过程中材料质量检查的内容和要求表6.1

注：1.表中内容是在材料进场时已按“批”进行了全面检查的基础上，日常施工过程中质量检查的项目与要求。

2.“随时”是指需要经常检查的项目，其检查频度可根据材料来源及质量波动情况由业主及监理确定；“必要时”是指施工各方任何一个部门对其质量发生怀疑，提出需要检查时，或是根据需要商定的检查频度。

6.5 沥青拌合厂必须按以下步骤对沥青混合料生产过程，并按表6.2规定的项目和频率检查混合料产品的质量，如实计算产品的合格率。单点检验评价方法应符合相关试验规程的试样平行试验的要求。

6.5.1从料堆和皮带运输机目测各种材料的质量和均匀性，检查泥块及超粒径碎石，检查冷料仓有无窜仓。目测混合料拌和是否均匀、有无花白料、油石比是否合理，检查集料和混合料的离析情况。

6.5.2 检查控制室拌和机各项参数的设定值、控制屏的显示值，核对计算机采集和打印记录的数据与显示值是否一致。

6.5.3 检测沥青混合料的材料加热温度、混合料出厂温度，取样抽提、筛分检测混合料的矿料级配、油石比。抽提筛分应至少检查0.075mm、2.36mm、4.75mm、公称最大粒径及中间粒径等5个筛孔的通过率。

6.5.4取样进行GTM试验，确定每日测定压实度的标准密度。施工和验收过程中的压实度检验不得采用配合比设计时的标准密度，应按以下方法逐日检测确定：以试验室GTM试验密度作为标准密度，即沥青拌和厂每天取样1-2次实测的GTM试件密度，取平均值作为该批混合料用筑路段压实度的标准密度。其试件成型温度与路面复压温度一致。

热拌沥青混合料的频度和质量要求表6.2

项目 检查频度及单点

检验评定方法 质量要求或允许偏差 试验方法

混合料外观 随时 观察集料粗细、均匀性、离析、油石比、色泽、冒烟、有无花白料、油团等各种现象 目测

拌

和

温

度 沥青集料

加热温度 逐盘检测评定 符合规定 传感器自动检测、显示并打印

混合料

出厂温度 逐车检测评定 符合规定 传感器自动检测、显示并打印出厂时逐车按T0981人工检测

逐盘测量记录，每天

取平均值评定 符合规定 传感器自动检测、显示并打印

矿

料

级配 0.075mm 逐盘在线检测 ±1% 计算机采集数据计算

2.36mm ±3%

≥4.75mm ±4%

0.075mm 逐盘检查，每天汇总1次 取平均值评定 ±1% 总量检验JTG F40-2004附录G

2.36mm ±2%

≥4.75mm ±2%

0.075mm 每台拌和机每天1-2次，以2个试样的平均值评定 ±1% T0725抽提筛分与标准级配比较的差

2.36mm ±3%

≥4.75mm ±4%

沥青用量（油石比） 逐盘在线检测 ±0.3% 计算机采集数据计算

逐盘检查，每天汇总1次，取平均值评定 ±0.1% 总量检验JTG

F40-2004附录G

每台拌和机每天1-2次，以2个试样的平均值评定 ±0.3% 抽提T0722、T0721

6.6沥青路面铺筑过程中必须随时对铺筑质量进行评定，质量检查的内容、频度、允许差应符合6.3的规定。

公路热拌沥青混合料路面施工过程中工程质量的控制标准

表6.3

项目 检查频度及单点

检验评价方法 质量要求或允许偏差 试验方法

外观 随时 表面平整密实，不得有明显轮迹、裂缝、推挤、油汀、油包等缺陷，且无明显离析 目测

接缝 随时 紧密平整、顺直、无跳车 目测

逐条缝检测评定 3mm

施工

温度 摊铺温度 逐车检测评定 符合规定 T0981

碾压温度 随时 插入式温度计实测

厚度 每一层次 随时，厚度50mm以下

厚度50mm以上 设计值的5%

设计值的8% 施工时插入法量测松铺厚度及压实厚度

每一层次 1个台班区段的平均值

厚度50mm以下

厚度50mm以上

-3mm

-5mm 总量检验

总厚度 每2000m2一点单点 评定设计值的-5% T0912

上面层 每2000m2一点单点评定 设计值的-10%

压实度 每2000m2检查1组

逐个试件评定并计算

平均值 实验室标准密度的97%

最大理论密度的93%

试验段密度的99% T0924、T0922

平整度

（最大间隙） 上面层 随时，接缝处单杆评定 3mm T0931

中下面层 随时，接缝处单杆评定 5mm

平

整

度 上面层 连续测定 1.2mm T0932

下面层

宽

度 有侧石 检测每个断面 ±20mm T0911

无侧石 检测每个断面 不小于设计宽度

纵断面高程 检测每个断面 ±10mm T0911

横坡度 检测每个断面 ±0.3% T0911

沥青层上面层渗水系数，不大于 每1km不少于5点，

每点3处取平均值 60ml/min

（连续密级配） T0971

沥青层中或下面层渗水系数不大于 每1km不少于5点，

每点3处取平均值 120ml/min T0971

6.7交工验收阶段的工程质量检查与验收应按照《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）执行，我标段施工的路面工程质量检验评定为合格。

6.8我标段沥青路面主要技术指标数据比较（上面层所有检验数据平均值）

指标 马歇尔试验 GTM试验 GTM法相对于马氏试验关系 结论

密度g/cm3 2.385 2.44 1.023倍 标准提高

油石比% 5.1 4.7 小0.4 节约沥青

稳定度KN 8.5 10.4 大1.9 强度提高

流值0.01mm 37 22 小1.5 变形减小，抗车辙能力提高

压实度 101.4 99.1 标准提高，压实度变小。 标准提高，对压实质量要求提高。

结束语:通过运用此施工过程质量控制，尤其采用了单机全幅摊铺（在基层和底基层摊铺时也采用了此技术）、统一的改性沥青和改性乳化沥青和采用GTM法进行配合比试验，对我标段的沥青混凝土路面施工起到了很好的质量控制效果，明显减少了早期裂缝、车辙和水损害等质量通病。

参考文献：

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【2】 徐迪;沥青混凝土路面施工质量控制[J];黑龙江科技信息;2010

【3】 荆永芳;李建锋;韦纯明;沥青混凝土路面接缝工艺分析[A];河南省土木建筑学会2010年学术研讨会论文集[C];2010

【4】 韩红民;沥青混凝土路面病害的防治[A];全国城市公路学会第十八届学术年会论文集[C];2009

【5】 彭余华;沥青混合料离析特征判别与控制方法的研究[D];长安大学;2006

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。