重载交通路面施工技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Marshall方法与GTM方法设 计原理对比
Marshall设计原理及特点
马歇尔试验方法的基本理论是 在室内用某一击实功得到的密度与使 用多年以后的沥青混凝土的最终密度 相同。根据每条公路的实际交通情况 确定重载、一般交通、轻载的击实次 数。我国在相当长的时期内以传统的 马歇尔试验方法进行沥青混合料的配 合比设计，并且施工过程中用马歇尔 的各项指标来控制沥青面层的施工， 但马歇尔的设计与控制方法已经不能 满足现今的交通状况：击实功的偏小 使得路面不能达到行车荷载作用下的 最终密度，从而造成路面早期病害的 出现、成型方法不能准确模拟车轮对 路面的作用情况、与实际路面的性能
现象变得越来越严重，重载交通已成 为普遍存在的问题。基于这种现实情 况，公路的早期损坏变得越来越明 显，许多地区重载交通道路达不到设 计使用年限就出现较大面积的损坏而 不得不进行经常性维修，造成公路投 资效益低下，社会反响强烈。因此， 如何有效的保持沥青路面良好的使用 状态，延长使用寿命，成为当前公路 建设领域中噬待解决的问题。本文通 过传统的马歇尔试验方法和GTM方法 的对比，有针对性地解决了试块成型 受力与路面受力不符的问题，GTM真 正模拟路面实际受到的揉搓力，提高 路面的抗剪强度，使得路面的使用寿 命得以保证。
H现代公路 IGHWAY
重载交通路面施工技术研究
文/袁 征
引言
重载交通的定义
重载交通，通常是指道路通车 后交通量与累计当量标准轴次的比值 （ESALs）大大超过一般水平，路面性 能衰减超常规发展的现象。
在发达国家，因为建立了比较完 善的管理机制，重载交通主要体现为货 运向大型化、集装化、多轴化方向发 展，累计当量标准轴次基本能反映交通
试验对比分析
以典型的AC-16I路面面层为例， 同时用马歇尔试验和GTM试验进行配 合比设计，对设计结果进行对比分析。
某路段路面设计总厚度为9cm， 上面层4cm（AC-16I），下面层5cm （AC-20I），骨料采用石灰岩，沥青采 用壳牌70#SBS改性沥青，GTM设计时 轮胎压强采用0.7MPa，设计结果如表
4.1
2.614
空隙率 （%） 2.4
动稳定度 （次/mm） 1370
相关性差等都是造成路面早起病害的 潜在因素。
GTM原理及特性
GTM是以汽车轮胎实际的接地 压强来模拟汽车对路面的作用而开发 的一种新的设计和施工管理方法，能 最大程度的模拟汽车在公路上行驶时 轮胎与路面的相互作用，能够模拟施 工阶段压路机对混合料的压实机理， 最终达到设计和施工标准。其特点是 将试件的压实成型与剪切试验在一台 试验机上同时完成，而不像常规马歇 尔试验采用先锤击成型试件，而后再 做物理力学性能试验。这种特性使 得GTM与公路实际情况联系更为紧 密贴近，利用GTM设计沥青混凝土 时，充分考虑公路行车荷载的实际情 况，根据每条公路的情况在设计沥青 混凝土时选择不同的设计压强，使设 计的沥青混合料的抗剪强度大于其所 受的剪应力。同时，使其所产生的应 变控制在适当的范围内，因而设计的 沥青混凝土配合比更趋合理，迎合了 当前汽车触地压强不断上升的实际情 况，使沥青路面在重载交通下出现车 辙、推移、拥包等剪切破坏的现象得 以减少。
188 TRANSPOWORLD 2012比
试验方法
Marshall
级配类型
油石比 （%）
密度 （g/cm3）
空隙率 （%）
AC-16I
4.4
2.556
3.8
动稳定度 （次/mm） 1020
GTM(0.7Mpa)
油石比 （%）
密度 （g/cm3）
1—3。
由表1-3可得出以下结果
在级配完全相同的情况下， GTM旋转压实法确定的最佳油石比比 Marshall法确定的最佳油石比小，而同 时却能拥有最大的相对密度和最小的 空隙率，以及高出34%左右的动稳定 度。因而，相对于传统的Marshall法设 计的沥青混合料，GTM法沥青混合料 一方面含有较低的沥青用量，致使抗 剪强度增强，减少了荷载作用下产生 的侧向流动，有利于提高沥青混合料 的高温稳定性，且减少了沥青混合料 中游离沥青的含量，降低了沥青与石 料之间的润滑作用；另一方面GTM偏 大的密实度在施工时用相对较大的击 实功才能达到，其旋转成型的方法使 骨料颗粒嵌挤在一起，增加其抗剪强 度，使得沥青混合料在开放交通后被 继续压密的可能性降低，综合上述原 因说明GTM设计的沥青混凝土具有较 高的抗车辙能力。
特性，所以一般以某个临界ESALs值 来界定。以我国为代表的发展中国家， 重载交通通常以车辆超限超载为特点， 而且车型和超载程度随地域变化差别很 大，ESALs与实际通行的交通流量没有 很好的关系。
重载交通的现状
随着我国国民经济和公路交通 事业的发展，运输车辆中大型货运车 辆的比重不断增加，载货汽车的超载
试验路的长期性能跟踪观测
京张高速公路是晋煤外运的主要 通道，路段坡度较大，载重＞20t的 特大型运煤货车较多，实际调查发现 重车方向的货车几乎全超载，车速缓 慢，对路面的破坏较大，路面大修采 用了Marshall法和GTM法两种设计方 法，使用已近6年，采用钻芯取样调查 路面的密度和空隙率。路肩上钻芯试 件的密度基本上可以代表施工完成时 的密度，因此通过表数据可以看出： 该条公路交通量大，重载车多，经过 近6年的碾压，Marshall法施工行车道 轮迹带处空隙率为1.7%～2.2%，路肩
表1 GTM法级配设计
筛孔/mm
合成级配/%
19.0
100
16.0
98.5
13.2
89.5
9.5
74.3
4.75
62.1
2.36
44.3
1.18
35.3
0.6
22.1
0.3
13.6
0.15
9.0
0.075
4.9
设计结果：油石比范围3.9%-4.3%；最佳油石比：4.1%。
调整级配要求范围/% 100 95～100 86～93 68～82 50～68 38～53 24～41 18～30 12～22 8～16 4～8
表2 马歇尔法级配设计 筛孔/mm
合成级配/%
19.0
100
16.0
93.8
13.2
86.5
9.5
75.7
4.75
59.1
2.36
43.0
1.18
29.5
0.6
23.8
0.3
15.0
0.15
10.3
0.075
7.0
设计结果：油石比范围4.2%-4.6%；最佳油石比：4.4%。
调整级配要求范围/% 100 95～100 75～90 58～78 42～63 32～50 22～37 16～28 11～21 7～15 4～8
Marshall设计原理及特点
马歇尔试验方法的基本理论是 在室内用某一击实功得到的密度与使 用多年以后的沥青混凝土的最终密度 相同。根据每条公路的实际交通情况 确定重载、一般交通、轻载的击实次 数。我国在相当长的时期内以传统的 马歇尔试验方法进行沥青混合料的配 合比设计，并且施工过程中用马歇尔 的各项指标来控制沥青面层的施工， 但马歇尔的设计与控制方法已经不能 满足现今的交通状况：击实功的偏小 使得路面不能达到行车荷载作用下的 最终密度，从而造成路面早期病害的 出现、成型方法不能准确模拟车轮对 路面的作用情况、与实际路面的性能
现象变得越来越严重，重载交通已成 为普遍存在的问题。基于这种现实情 况，公路的早期损坏变得越来越明 显，许多地区重载交通道路达不到设 计使用年限就出现较大面积的损坏而 不得不进行经常性维修，造成公路投 资效益低下，社会反响强烈。因此， 如何有效的保持沥青路面良好的使用 状态，延长使用寿命，成为当前公路 建设领域中噬待解决的问题。本文通 过传统的马歇尔试验方法和GTM方法 的对比，有针对性地解决了试块成型 受力与路面受力不符的问题，GTM真 正模拟路面实际受到的揉搓力，提高 路面的抗剪强度，使得路面的使用寿 命得以保证。
H现代公路 IGHWAY
重载交通路面施工技术研究
文/袁 征
引言
重载交通的定义
重载交通，通常是指道路通车 后交通量与累计当量标准轴次的比值 （ESALs）大大超过一般水平，路面性 能衰减超常规发展的现象。
在发达国家，因为建立了比较完 善的管理机制，重载交通主要体现为货 运向大型化、集装化、多轴化方向发 展，累计当量标准轴次基本能反映交通
试验对比分析
以典型的AC-16I路面面层为例， 同时用马歇尔试验和GTM试验进行配 合比设计，对设计结果进行对比分析。
某路段路面设计总厚度为9cm， 上面层4cm（AC-16I），下面层5cm （AC-20I），骨料采用石灰岩，沥青采 用壳牌70#SBS改性沥青，GTM设计时 轮胎压强采用0.7MPa，设计结果如表
4.1
2.614
空隙率 （%） 2.4
动稳定度 （次/mm） 1370
相关性差等都是造成路面早起病害的 潜在因素。
GTM原理及特性
GTM是以汽车轮胎实际的接地 压强来模拟汽车对路面的作用而开发 的一种新的设计和施工管理方法，能 最大程度的模拟汽车在公路上行驶时 轮胎与路面的相互作用，能够模拟施 工阶段压路机对混合料的压实机理， 最终达到设计和施工标准。其特点是 将试件的压实成型与剪切试验在一台 试验机上同时完成，而不像常规马歇 尔试验采用先锤击成型试件，而后再 做物理力学性能试验。这种特性使 得GTM与公路实际情况联系更为紧 密贴近，利用GTM设计沥青混凝土 时，充分考虑公路行车荷载的实际情 况，根据每条公路的情况在设计沥青 混凝土时选择不同的设计压强，使设 计的沥青混合料的抗剪强度大于其所 受的剪应力。同时，使其所产生的应 变控制在适当的范围内，因而设计的 沥青混凝土配合比更趋合理，迎合了 当前汽车触地压强不断上升的实际情 况，使沥青路面在重载交通下出现车 辙、推移、拥包等剪切破坏的现象得 以减少。
188 TRANSPOWORLD 2012比
试验方法
Marshall
级配类型
油石比 （%）
密度 （g/cm3）
空隙率 （%）
AC-16I
4.4
2.556
3.8
动稳定度 （次/mm） 1020
GTM(0.7Mpa)
油石比 （%）
密度 （g/cm3）
1—3。
由表1-3可得出以下结果
在级配完全相同的情况下， GTM旋转压实法确定的最佳油石比比 Marshall法确定的最佳油石比小，而同 时却能拥有最大的相对密度和最小的 空隙率，以及高出34%左右的动稳定 度。因而，相对于传统的Marshall法设 计的沥青混合料，GTM法沥青混合料 一方面含有较低的沥青用量，致使抗 剪强度增强，减少了荷载作用下产生 的侧向流动，有利于提高沥青混合料 的高温稳定性，且减少了沥青混合料 中游离沥青的含量，降低了沥青与石 料之间的润滑作用；另一方面GTM偏 大的密实度在施工时用相对较大的击 实功才能达到，其旋转成型的方法使 骨料颗粒嵌挤在一起，增加其抗剪强 度，使得沥青混合料在开放交通后被 继续压密的可能性降低，综合上述原 因说明GTM设计的沥青混凝土具有较 高的抗车辙能力。
特性，所以一般以某个临界ESALs值 来界定。以我国为代表的发展中国家， 重载交通通常以车辆超限超载为特点， 而且车型和超载程度随地域变化差别很 大，ESALs与实际通行的交通流量没有 很好的关系。
重载交通的现状
随着我国国民经济和公路交通 事业的发展，运输车辆中大型货运车 辆的比重不断增加，载货汽车的超载
试验路的长期性能跟踪观测
京张高速公路是晋煤外运的主要 通道，路段坡度较大，载重＞20t的 特大型运煤货车较多，实际调查发现 重车方向的货车几乎全超载，车速缓 慢，对路面的破坏较大，路面大修采 用了Marshall法和GTM法两种设计方 法，使用已近6年，采用钻芯取样调查 路面的密度和空隙率。路肩上钻芯试 件的密度基本上可以代表施工完成时 的密度，因此通过表数据可以看出： 该条公路交通量大，重载车多，经过 近6年的碾压，Marshall法施工行车道 轮迹带处空隙率为1.7%～2.2%，路肩
表1 GTM法级配设计
筛孔/mm
合成级配/%
19.0
100
16.0
98.5
13.2
89.5
9.5
74.3
4.75
62.1
2.36
44.3
1.18
35.3
0.6
22.1
0.3
13.6
0.15
9.0
0.075
4.9
设计结果：油石比范围3.9%-4.3%；最佳油石比：4.1%。
调整级配要求范围/% 100 95～100 86～93 68～82 50～68 38～53 24～41 18～30 12～22 8～16 4～8
表2 马歇尔法级配设计 筛孔/mm
合成级配/%
19.0
100
16.0
93.8
13.2
86.5
9.5
75.7
4.75
59.1
2.36
43.0
1.18
29.5
0.6
23.8
0.3
15.0
0.15
10.3
0.075
7.0
设计结果：油石比范围4.2%-4.6%；最佳油石比：4.4%。
调整级配要求范围/% 100 95～100 75～90 58～78 42～63 32～50 22～37 16～28 11～21 7～15 4～8