GTM振动成型演示文稿

采用GTM的沥青混合料 的沥青混合料 采用 配合比设计方法
GTM旋转试验机 图1 旋转试验机
GTM旋转试验机 图2 旋转试验机
旋转剪切压实试验机)简介 一、 GTM(旋转剪切压实试验机 简介 旋转剪切压实试验机
GTM（Gyratory Testing Machine）试验机由美国工程兵团发明于 年代， （ 年代， ）试验机由美国工程兵团发明于60年代 它把混合料成型压实、力学剪切和车辆模拟机集合并于一台试验机。 它把混合料成型压实、力学剪切和车辆模拟机集合并于一台试验机。
AC—25型沥青混合料配合比优化设计事例 型沥青混合料配合比优化设计事例
1. 依据的主要技术规范、试验规程 依据的主要技术规范、
JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》 《公路沥青路面施工技术规范》 JTJ052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 JTJ058—2000《公路工程集料试验规程》 《公路工程集料试10
0 0.15 0.075 0.3 筛孔尺寸（mm） 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16 19 26.5 31.5
试验粗、 图1 试验粗、中、细级配级配图
3.2 油石比的确定
GTM的工作参数为： GTM的工作参数为： 的工作参数为 ①垂直压力：0.8Mpa； 垂直压力：0.8Mpa； ②试件成型控制：成型到极限平衡状态； 试件成型控制：成型到极限平衡状态； ③成型温度：140℃～145℃。 成型温度：140℃～145℃。 沥青混合料密度为表干法测定的试件毛体积相对密度。 沥青混合料密度为表干法测定的试件毛体积相对密度。 沥青混合料最大理论相对密度根据沥青浸渍法实测的集料 有效相对密度进行计算。 有效相对密度进行计算
表1 70号沥青主要技术性质 号沥青主要技术性质
单位 0.1mm --Pa.s cm cm ℃ ℃ % g/cm3 % % % cm 技术要求 60～80 -1.5-～+1.0 不小于180 不小于20 不小于100 不小于46 不小于260 不大于2.2 实测记录 不小于99.5 不大于±0.8 不小于61 不小于6 试验结果 70 -1.66 234.2 29 ＞100 46.6 264 1.8 1.019 99.96 -0.14 62.9 1.0 试验方法 T0604—2000 T0604—2000 T0620—2000 T0605—1993 T0605—1993 T0606—2000 T0611—1993 T0615—2000 T0603—1993 T0607—1993 T0609—1993 T0604—2000 T0605—1993
GTM的特点： 的特点： 的特点
1．竖向压力N可根据设计轴载下汽车轮胎接地压强设定， ．竖向压力 可根据设计轴载下汽车轮胎接地压强设定 可根据设计轴载下汽车轮胎接地压强设定， 标准轴载下， 如100kN标准轴载下，N=0.7MPa； 标准轴载下 ； 2．旋转倾角可调：影响压实功能、效果，进而影响材料 ．旋转倾角可调：影响压实功能、效果， 设计结果； 设计结果； 3．可以按极限平衡状态控制成型试件；也可以按预定的 ．可以按极限平衡状态控制成型试件； 密度（如压实度、孔隙率等）控制； 密度（如压实度、孔隙率等）控制； 4．通过各传感器，可采集试件成型过程中及结束时的物 ．通过各传感器， 理的、力学的信息，用于分析、计算、预测混合料的物理、 理的、力学的信息，用于分析、计算、预测混合料的物理、力 学性质； 学性质； 5．以旋转稳定系数 ．以旋转稳定系数GSI≈1.0，安全系数 ，安全系数GSF＞1.0作为确定 ＞ 作为确定 最大油石比的判据； 最大油石比的判据； 6．对旧沥青面层芯样进行试验，预测其抗变形能力。 ．对旧沥青面层芯样进行试验，预测其抗变形能力。 GTM是一台试验机，其本身不构成沥青混合料配合比设 是一台试验机， 是一台试验机 计方法，如同马歇尔击实仪不等同于马歇尔配比设计方法一样。 计方法，如同马歇尔击实仪不等同于马歇尔配比设计方法一样。
2.3 细集料 表3 细集料技术性质
检 测 项 目 表观密度 表观相对密度 有效相对密度 坚固性（＞0.3mm部 坚固性（＞0.3mm部 （＞0.3mm 分） 砂当量 单位 t/m3 — － % % 要求 － 不小于2.50 不小于2.50 － 不大于12 不大于12 不小于60 不小于60 试验结果 机制砂 2.723 2.728 2.719 8.6 81.9 天然砂 2.696 2.701 2.675 6.4 88.9 试验方法 T0329— T0329 2000 － T0340— 1994 T0334— T0334 1994
T0351—2000
T0353—2000 T0353 2000 T0103烘干法 T0103烘干法
3. AC—25型沥青混合料配合比优化设计 型沥青混合料配合比优化设计
3.1级配设计 级配设计
100 90 规范上限 规范下限 试验细级配 试验中值级配 试验粗级配
80
70 各筛孔通过百分率 各筛孔通过百分率（%）
2. 原材料性质分析
2.1 沥青
检测项目 针入度（25℃,100g,5s） 针入度指数★ 动力粘度（600C）★ 延度（10℃,5cm/min）★ 延度（15℃,5cm/min） 软化点(环球法) 闪点（COC） 含蜡量（蒸馏法） 密度（15℃） 溶解度(三氯乙烯) 质量损失 TFOT后 残留物 针入度比 延度（10℃） ★
GTM一个重要的特性是能够通过GTM滚轮压力的下降和旋转角度 GTM一个重要的特性是能够通过GTM滚轮压力的下降和旋转角度 一个重要的特性是能够通过GTM 的增加直接反映出颗粒状塑性材料中可能出现的塑性过大的现象。 的增加直接反映出颗粒状塑性材料中可能出现的塑性过大的现象。 这时碾压成型过程中材料会呈现过饱和状态，或许是因为过度压实， 这时碾压成型过程中材料会呈现过饱和状态，或许是因为过度压实， 也或许是因为孔隙中填充了过多的介质——如土中的水或沥青混合 也或许是因为孔隙中填充了过多的介质——如土中的水或沥青混合 —— 料中的沥青；依据这一原理可以预测在设定的垂直应力下所设计的 料中的沥青； 沥青混合料的最大允许沥青含量。 沥青混合料的最大允许沥青含量。 GTM采用搓揉方法压实沥青混合料，并且模拟了现场压实设备 采用搓揉方法压实沥青混合料， 采用搓揉方法压实沥青混合料 与随后交通荷载的作用，垂直压力和旋转角度可调。 与随后交通荷载的作用，垂直压力和旋转角度可调。 采用了和应 力有关的推理方法进行混合料的力学分析和设计， 力有关的推理方法进行混合料的力学分析和设计，克服了马歇尔等 经验方法的不足。 经验方法的不足。
T0304—2000 T0304 2000
－ T0616—1993 T0616 1993 T0314—2000 T0314 2000 T0312—2000 T0312 2000 T0312—2000 T0312 2000 T0312—2000 T0312 2000 T0320—2000 T0320 2000 T0310—2000 T0310 2000
GTM的结构组成部件与工作原理如图所示。 GTM的结构组成部件与工作原理如图所示。 的结构组成部件与工作原理如图所示
GTM工作原理图 工作原理图
GTM成型试验的目的还在于模拟路面行车荷载作用下 成型试验的目的还在于模拟路面行车荷载作用下 沥青混合料的最终压实状态即平衡状态， 沥青混合料的最终压实状态即平衡状态，并测试分析试样 在被压实到平衡状态过程中剪切强度SG和最终塑性形变大 在被压实到平衡状态过程中剪切强度 和最终塑性形变大 以判断混合料组成是否合理。 小，以判断混合料组成是否合理。在混合料被压实到平衡 状态过程中，若机器角上升，滚轮压力下降， 状态过程中，若机器角上升，滚轮压力下降，说明混合料 的抗剪强度在降低，变形在增加，呈现出了塑性状态， 的抗剪强度在降低，变形在增加，呈现出了塑性状态，即 表明沥青混合料的沥青用量已经过大。 表明沥青混合料的沥青用量已经过大。压实试件的最终塑 性形变大小是用旋转稳定系数GSI（Gyratory Stability 性形变大小是用旋转稳定系数 （ Index）来表示的。GSI是试验结束时的机器角与压实过程 ）来表示的。 是试验结束时的机器角与压实过程 中的最小机器角的比值， 中的最小机器角的比值，是表征试件受剪应力作用的变形 稳定程度参数。 接近于1.0时所对应的沥青用量为混合 稳定程度参数。GSI接近于 时所对应的沥青用量为混合 接近于 料的最大沥青用量。 料的最大沥青用量。 GTM还可提供试件的最大密度 还可提供试件的最大密度——试件处于平衡状态 还可提供试件的最大密度 试件处于平衡状态 时的密度，安全系数GSF——抗剪强度与最大剪应力之比值， 抗剪强度与最大剪应力之比值， 时的密度，安全系数 抗剪强度与最大剪应力之比值 静态剪切模量，抗压模量等。 静态剪切模量，抗压模量等。
表5 AC—25型混合料体积参数及马歇尔稳定度试验结果 型混合料体积参数及马歇尔稳定度试验结果
序号 油石比 （% ） 理论最大 相对密度 2.564 2.553 2.541 2.531 2.520 2.563 2.551 2.540 2.529 2.518 2.563 2.551 2.540 2.529 2.518 表干法毛体 积相对密度 2.438 2.445 2.458 2.470 2.472 2.463 2.478 2.492 2.496 2.510 2.434 2.453 2.464 2.476 2.485 VV （% ） 粗级配 4.9 4.2 3.3 2.4 1.9 中级配 3.9 2.9 1.9 1.3 0.3 细级配 5.0 3.9 3.0 2.1 1.3 VMA （% ） 12.6 12.6 12.4 12.2 12.4 11.6 11.3 11.1 11.2 11.0 12.7 12.3 12.1 12.0 11.9 VFA （% ） 61.0 66.6 73.5 80.3 84.6 66.7 74.8 82.8 88.3 97.1 60.5 68.5 75.4 82.3 88.7 稳定度 kN） （kN） 12.03 12.63 11.88 12.69 11.56 13.42 14.29 13.67 13.18 12.89 13.79 14.06 15.05 14.29 14.01 流值 （0.1mm ） 30.58 30.68 31.23 31.90 32.25 29.93 31.47 31.90 32.67 32.93 30.75 31.38 32.13 33.13 33.37