GTM一個重要的特性是能夠直接反映出顆粒狀塑性材料中可能出現(xiàn)的塑性過大的現(xiàn)象。這時會呈現(xiàn)過飽和狀態(tài),或許是因為過度壓實,也或許是因為孔隙中置入了過多的介質 — 如土中的水或瀝青混合料中的瀝青。當瀝青含量或含水量時,這種現(xiàn)象可以通過GTM滾輪壓力的下降和旋轉角度的增加顯示出來,依據(jù)這一原理可以預測在設定的垂直壓力下所設計的瀝青混合料的允許瀝青含量。同時GTM還可對路面的取樣進行試驗,以此來確定未來某時在已知輪胎壓強的交通量作用下,是否會造成由于混合料的不斷密實而使塑性過大,是否會對路面造成破壞。
GTM成型試驗的目的還在于模擬路面行車荷載作用下瀝青混合料的終壓實狀態(tài)即平衡狀態(tài),并測試分析試樣在被壓實到平衡狀態(tài)過程中剪切強度Sg和終塑性形變的大小,以判斷混合料組成是否合理。在混合料被壓實到平衡狀態(tài)過程中,若機器角上升,滾輪壓力下降,說明混合料的剪強度在降低,變形在增加,呈現(xiàn)出了塑性狀態(tài),即表明瀝青混合料的瀝青用量已經(jīng)過大,壓實試件的終塑性形變大小是用旋轉穩(wěn)定系數(shù)GSI(Gyratory Stability Index)來表示的。GSI是試驗結束時的機器角與壓實過程中的小機器角的比值,是表征試件受剪應力作用的變形穩(wěn)定程度的參數(shù)。GSI接近于1.0時所對應的瀝青用量為混合料的瀝青用量。試驗中需變化瀝青用量分別進行GTM壓實試驗,然后繪制GSI與瀝青用量的關系曲線,以確定混合料的瀝青用量。另外GTM還可提供試件的密度――試件處于平衡狀態(tài)時的密度,系數(shù)GSF――剪強度與剪應力之值,靜態(tài)剪切模量,壓模量等。
從GTM的設計原理和過程可知,它是以混合料的終塑性過大作為混合料設計的目標。GTM成型時試件被壓實到了終使用狀態(tài),與馬歇爾方法或SGC成型的試件相比,GTM試件密度高,空隙率和礦料間隙率低,設計瀝青用量少,能瀝青路面的車轍發(fā)生。有文獻報導,只要按照GTM方法在平衡狀態(tài)下的參數(shù)進行施工,瀝青路面的車轍病害是可以避免的。GTM是依據(jù)力學分析原理進行材料設計,較之經(jīng)驗式的體積分析方法更為準確合理。GTM實質上提供了一個不會產(chǎn)生車轍的柔性路面設計方法,而不是去規(guī)范車轍的允許深度。GTM擯棄了不能反映實際路用性能的指標(如馬歇爾穩(wěn)定度、維姆穩(wěn)定度、無側限壓強度等),而用推理方法直接測量計算混合料試件在壓實過程中的力學指標,設計方法合理科學,還使設計周期大大縮短。
我們配合有關科研單位在通過大量的室內試驗和深入的理論分析,研究了影響瀝青路面技術性能的關鍵因素,通過大規(guī)模實體工程應用研究,總結出了較為完整的與材料性能相匹配的施工技術,得出以下結論:
1、瀝青路面的多種早期病害,如車轍、泛油、水損壞等,都與瀝青混合料的
性能密切相關,而瀝青混合料的性能則主要取決于材料設計方法中的試件
成型方式和判據(jù)。
2、GTM不是一種試件成型設備,其成型試件的優(yōu)點也不是限度地
模擬了路面施工時的碾壓工況,更為有價值的是,它以汽車輪胎的接地壓
強作為成型試件的一個主要控制條件,不固定試件成型功能而以被試驗對象
(如瀝青混合料)限平衡狀態(tài)作為結束條件,恰恰能反映不同的瀝青
混合料的物理(塑性變形)、力學(剪能力)特性。
3、級配、油石化、粉油比等因素對瀝青混合料性能均有顯著影響,通過調整上
述因素,可以有目的的改變?yōu)r青混合料的主要性能,對于瀝青面層的車轍、
裂和水損壞能力,級配、粉油比在范圍內存在值,在解決主要
矛盾的同時,使得兼顧解決矛盾的對立面成為可能。
4、優(yōu)化研究出的滑型級配具有連續(xù)嵌擠、骨架結構特征明顯且密實的特點。
采用GTM進行滑型瀝青混合料配合比優(yōu)化設計,在表面層具有的
滑能力的同時,大幅度了混合料的車轍能力、水損壞能力和耐久
性,進一步證實了瀝青混合料的性能主要取決于設計方法的論斷。








