超薄磨耗層Novachip瀝青混合料設(shè)計(jì)方法研究

張興軍

（甘肅暢隴公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

改性超薄磨耗層Novachip 系統(tǒng)是一種針對(duì)交通負(fù)載大、路面性能要求高的高等級(jí)道路的路面養(yǎng)護(hù)解決方案。主要應(yīng)用于高等級(jí)瀝青路面或水泥路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和輕微病害的矯正性養(yǎng)護(hù)，也可作為新建道路表面磨耗層，是一種超長(zhǎng)耐久的表面層，具有抗滑、抗車轍、抗磨耗的優(yōu)良性能，目前已被國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)可。超薄磨耗層技術(shù)成功與否的技術(shù)關(guān)鍵之一就是保證層間粘結(jié)的粘層油質(zhì)量和灑布量。由于超薄罩面厚度較薄，在行車荷載的作用下，若粘結(jié)層處理不當(dāng)會(huì)造成超薄磨耗層的推移、擁包，影響使用性能。粘結(jié)層粘層油的灑布量與粘結(jié)層的抗剪切強(qiáng)度密切相關(guān)，當(dāng)粘結(jié)層達(dá)到最佳灑布量時(shí)粘結(jié)層的抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，能夠有效地抵抗行車荷載作用在粘結(jié)層層間的剪應(yīng)力，有效地阻止超薄磨耗層推移、擁包病害的發(fā)生。

1 材料的選擇

1.1 本次試驗(yàn)所用原材料均滿足殼牌超薄磨耗層Novachip 系統(tǒng)施工技術(shù)指南各材料技術(shù)要求。

1.2 粘層油NovaBond

本試驗(yàn)所用粘層油采用殼牌公司生產(chǎn)的NovaBond（聚合物改性乳化瀝青）。NovaBond 必須滿足表1 的質(zhì)量技術(shù)要求。

表1 NovaBond 聚合物改性乳化瀝青性能指標(biāo)要求

2 混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

Novachip 瀝青混合料在進(jìn)行室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀進(jìn)行試件成型，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)為100 次，根據(jù)混合料的體積、力學(xué)性能確定瀝青用量。設(shè)計(jì)礦料級(jí)配必須滿足表2 的級(jí)配范圍要求。

表2 Novachip 瀝青混合料級(jí)配要求

3 試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)是通過(guò)自制的直剪剪切試驗(yàn)儀來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用UTM 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件進(jìn)行加載試驗(yàn)，此加載設(shè)備可以根據(jù)需要調(diào)整荷載、加載速率和試驗(yàn)溫度，可自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

4 空隙率與粘層油灑布量的關(guān)系

試驗(yàn)設(shè)計(jì)了四種不同空隙率（8%、10%、12%、14%）的Novachip 瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)。為模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工工藝，室內(nèi)采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀先成型直徑150mm 的AC-13 混合料試件，脫模，待冷卻至室溫后，然后在AC-13 混合料上撒布粘層油，再在粘層油上攤鋪Novachip 瀝青混合料。最后用鉆芯機(jī)鉆取直徑100mm 的混合料芯樣，采用UTM 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在25 度環(huán)境下對(duì)試件進(jìn)行加載試驗(yàn)，測(cè)試界面最大剪切強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制不同空隙率和粘層油灑布量條件下，其抗剪強(qiáng)度的變化（圖1）。

表3 不同空隙率和灑布量與抗剪強(qiáng)度關(guān)系

圖1 不同空隙率和灑布量與抗剪強(qiáng)度關(guān)系曲線

從圖表可以看出當(dāng)Novachip 瀝青混合料的空隙率分別為8%、10%、12%、14%時(shí)隨著灑布量的增加其剪切強(qiáng)度有先增大然后減小的趨勢(shì)，當(dāng)空隙率為8%時(shí)，其最大剪切強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的最佳灑布量為0.8（L/m2）；當(dāng)空隙率為10%、12%、14%時(shí)，其最大剪切強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的最佳灑布量均在1.0（L/m2）。而且灑布量在1.0（L/m2）左右時(shí)12%的空隙率所對(duì)應(yīng)的剪切強(qiáng)度值最大。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析并結(jié)合Novachip 瀝青混合料空隙率較大的特點(diǎn)，建議在Novachip 瀝青混合料設(shè)計(jì)和實(shí)際施工過(guò)程中其空隙率控制在12%，最佳灑布量控制在在1.0（L/m2），并隨時(shí)檢測(cè)Novachip 瀝青混合料的空隙率和粘層油的灑布量，以確保混合料之間的粘結(jié)力，提高工程質(zhì)量，提高路面承載力和使用年限。

5 舊路面粘層油灑布量與剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)

在舊路面上鉆取混合料芯樣，室內(nèi)在芯樣表面灑布0.8（L/m2）、1.0（L/m2）、1.2（L/m2）、1.4（L/m2）的粘層油，再在粘層油上攤鋪孔隙率為12%的Novachip 瀝青混合料，最后用鉆芯機(jī)鉆取直徑100mm 的混合料芯樣，在25 度環(huán)境下檢測(cè)原路面芯樣粘層油灑布量與剪切強(qiáng)度之間的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 原路面灑布量與剪切強(qiáng)度試驗(yàn)

從表4 可以看出Novachip 瀝青混合料與原路面之間的剪切強(qiáng)度較新路面的剪切強(qiáng)度要低很多，這主要是因?yàn)樵访姹砻娣蹓m較多，處理不干凈時(shí)對(duì)混合料之間的粘結(jié)力影響較大，所以導(dǎo)致其剪切強(qiáng)度大大降低。切剪切強(qiáng)度最大值所對(duì)應(yīng)的粘層油灑布量較新路面有所提高，所以在原路面攤鋪Novachip 瀝青混合料時(shí)，加強(qiáng)對(duì)原路面表面的處理，該結(jié)合路面的實(shí)際狀況來(lái)確定粘層油的灑布量。

6 凍融循環(huán)對(duì)Novachip 路面性能的影響

在室內(nèi)成型不同空隙率的Novachip 瀝青混合料試件，再把試件在-18 度到60 度之間的溫度條件下進(jìn)行多次凍融循環(huán)，然后在25 度環(huán)境下測(cè)試Novachip 瀝青混合料試件剪切強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表5：

表5 凍融循環(huán)與Novachip 瀝青混合料剪切強(qiáng)度的關(guān)系

圖2 凍融循環(huán)與Novachip 瀝青混合料剪切強(qiáng)度的關(guān)系曲線

從圖2 表5 可以看出不同空隙率的Novachip 瀝青混合料經(jīng)過(guò)不同次數(shù)的凍融循環(huán)之后，其剪切強(qiáng)度有一定的變化，不同空隙率的混合料試件經(jīng)過(guò)3 次凍融循環(huán)后其剪切強(qiáng)度較未凍融試件剪切強(qiáng)度有所提高，隨著凍融循環(huán)次數(shù)繼續(xù)的增多，其剪切強(qiáng)度又開(kāi)始慢慢下降，這種變化趨勢(shì)主要跟混合料的空隙率密切相關(guān)。

7 結(jié)語(yǔ)

（1）建議在Novachip 瀝青混合料設(shè)計(jì)和實(shí)際施工過(guò)程中其空隙率控制在12%，最佳灑布量控制在在1.0（L/m2）。

（2）在原路面攤鋪Novachip 瀝青混合料時(shí)，加強(qiáng)對(duì)原路面表面的處理，該結(jié)合路面的實(shí)際狀況來(lái)確定粘層油的灑布量。

（3）凍融循環(huán)對(duì)Novachip 瀝青混合料界面粘結(jié)力和Novachip 瀝青混合料剪切強(qiáng)度都有一定的影響，在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)Novachip 混合料空隙率的控制。

［1］周禮.高粘結(jié)超薄磨耗層罩面技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué)，2013.

［2］彭良清.超薄磨耗層路面使用性能與層間剪切試驗(yàn)研究[D].湖南大學(xué).2012.

［3］劉好.超薄磨耗層Novachip 層間抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].中外公路.2012.