超薄磨耗層Novachip瀝青混合料設計方法研究

張興軍

（甘肅暢隴公路養護技術研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

改性超薄磨耗層Novachip 系統是一種針對交通負載大、路面性能要求高的高等級道路的路面養護解決方案。主要應用于高等級瀝青路面或水泥路面的預防性養護和輕微病害的矯正性養護，也可作為新建道路表面磨耗層，是一種超長耐久的表面層，具有抗滑、抗車轍、抗磨耗的優良性能，目前已被國內外普遍認可。超薄磨耗層技術成功與否的技術關鍵之一就是保證層間粘結的粘層油質量和灑布量。由于超薄罩面厚度較薄，在行車荷載的作用下，若粘結層處理不當會造成超薄磨耗層的推移、擁包，影響使用性能。粘結層粘層油的灑布量與粘結層的抗剪切強度密切相關，當粘結層達到最佳灑布量時粘結層的抗剪強度達到最大，能夠有效地抵抗行車荷載作用在粘結層層間的剪應力，有效地阻止超薄磨耗層推移、擁包病害的發生。

1 材料的選擇

1.1 本次試驗所用原材料均滿足殼牌超薄磨耗層Novachip 系統施工技術指南各材料技術要求。

1.2 粘層油NovaBond

本試驗所用粘層油采用殼牌公司生產的NovaBond（聚合物改性乳化瀝青）。NovaBond 必須滿足表1 的質量技術要求。

表1 NovaBond 聚合物改性乳化瀝青性能指標要求

2 混合料級配設計

Novachip 瀝青混合料在進行室內配合比設計時，采用旋轉壓實儀進行試件成型，旋轉壓實次數為100 次，根據混合料的體積、力學性能確定瀝青用量。設計礦料級配必須滿足表2 的級配范圍要求。

表2 Novachip 瀝青混合料級配要求

3 試驗裝置

本試驗是通過自制的直剪剪切試驗儀來實現，采用UTM 萬能試驗機對試件進行加載試驗，此加載設備可以根據需要調整荷載、加載速率和試驗溫度，可自動采集數據并進行處理。

4 空隙率與粘層油灑布量的關系

試驗設計了四種不同空隙率（8%、10%、12%、14%）的Novachip 瀝青混合料進行試驗。為模擬現場實際施工工藝，室內采用旋轉壓實儀先成型直徑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。最后用鉆芯機鉆取直徑100mm 的混合料芯樣，采用UTM 萬能試驗機在25 度環境下對試件進行加載試驗，測試界面最大剪切強度。試驗結果見表3，根據試驗數據繪制不同空隙率和粘層油灑布量條件下，其抗剪強度的變化（圖1）。

表3 不同空隙率和灑布量與抗剪強度關系

圖1 不同空隙率和灑布量與抗剪強度關系曲線

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

通過實驗數據分析并結合Novachip 瀝青混合料空隙率較大的特點，建議在Novachip 瀝青混合料設計和實際施工過程中其空隙率控制在12%，最佳灑布量控制在在1.0（L/m2），并隨時檢測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力，提高工程質量，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度的試驗

在舊路面上鉆取混合料芯樣，室內在芯樣表面灑布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，最后用鉆芯機鉆取直徑100mm 的混合料芯樣，在25 度環境下檢測原路面芯樣粘層油灑布量與剪切強度之間的關系，試驗結果見表4。

表4 原路面灑布量與剪切強度試驗

從表4 可以看出Novachip 瀝青混合料與原路面之間的剪切強度較新路面的剪切強度要低很多，這主要是因為原路面表面粉塵較多，處理不干凈時對混合料之間的粘結力影響較大，所以導致其剪切強度大大降低。切剪切強度最大值所對應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，加強對原路面表面的處理，該結合路面的實際狀況來確定粘層油的灑布量。

6 凍融循環對Novachip 路面性能的影響

在室內成型不同空隙率的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行多次凍融循環，然后在25 度環境下測試Novachip 瀝青混合料試件剪切強度，試驗結果見下表5：

表5 凍融循環與Novachip 瀝青混合料剪切強度的關系

圖2 凍融循環與Novachip 瀝青混合料剪切強度的關系曲線

從圖2 表5 可以看出不同空隙率的Novachip 瀝青混合料經過不同次數的凍融循環之后，其剪切強度有一定的變化，不同空隙率的混合料試件經過3 次凍融循環后其剪切強度較未凍融試件剪切強度有所提高，隨著凍融循環次數繼續的增多，其剪切強度又開始慢慢下降，這種變化趨勢主要跟混合料的空隙率密切相關。

7 結語

（1）建議在Novachip 瀝青混合料設計和實際施工過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，加強對原路面表面的處理，該結合路面的實際狀況來確定粘層油的灑布量。

（3）凍融循環對Novachip 瀝青混合料界面粘結力和Novachip 瀝青混合料剪切強度都有一定的影響，在實際施工過程中應加強對Novachip 混合料空隙率的控制。

［1］周禮.高粘結超薄磨耗層罩面技術研究[D].重慶交通大學，2013.

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

［3］劉好.超薄磨耗層Novachip 層間抗剪強度試驗研究[J].中外公路.2012.