Novachip超薄磨耗層技術在韶贛高速養(yǎng)護工程中的應用

侯文超

廣東能達高等級公路維護有限公司 510030

摘要：超薄磨耗層Novachip 是一種新型的預防性養(yǎng)護技術，其主要應用于交通量較大、路面性能要求高的高等級公路、城市道路路面的預防性養(yǎng)護，具有改善路面平整度、抗滑性能、耐磨、降噪等特點。Novachip技術在美國、南非等國家已經廣泛使用，但在我國的應用卻很少。廣東省2003年就在深圳鋪設了實體工程，但至今在高速公路還未大范圍應用，仍處于探索之中。本文對Novachip超薄磨耗層技術在韶贛高速養(yǎng)護工程中的應用進行了工程的實際分析。

關鍵詞：Novachip超薄磨耗層技術；高速公路；養(yǎng)護工程

1概述

1.1項目概況

韶贛高速公路是廣東的一條省級橫向高速公路（編號S10），也是中國國家高速公路網中京港澳高速公路和大廣高速公路的連接線；是華東地區(qū)進入廣東及珠三角地區(qū)最便捷的通道之一，也是繼粵贛高速公路后廣東與江西相連的第二條高速公路。韶贛高速公路于2007年9月28日開工建設，2011年1月1日建成通車，全長126.548公里，全線按設計速度100公里/小時的雙向6車道高速公路技術標準建設。全線在通車營運近4年后，路面整體狀況良好，部分路段出現了車轍、裂縫、沉陷等病害。為了防止路面現有病害進一步發(fā)展，延遲路面大中修時間，同時提高道路服務水平，節(jié)省養(yǎng)護成本，對部分路段采取攤鋪Novachip超薄磨耗層預防性養(yǎng)護措施。

1.2 Novachip超薄磨耗層技術簡介

超薄磨耗層罩面是瀝青路面預防性養(yǎng)護其中一項重要技術措施，其能修復輕微裂縫、松散、老化的路面，可改善路面平整度，修復輕微車撤提高路面抗車撤能力，延緩舊瀝青路面的反射裂縫；同時超薄磨耗層具有較好的密水性，能有效防止瀝青路面水損壞，延長路面使用壽命。NovaChip是廣泛應用的超薄混凝土磨耗層之一，該技術最早于20世紀80年代。NovaChip采用特殊的改性乳化瀝青（高粘、快裂）黏結層（Novabond），其上鋪筑很?。?～2.5cm）的高黏度改性瀝青混合料?；旌狭喜捎锰厥獾拈g斷級配，由70%～80%的單一粒徑碎石，20%～30%的細集料及填料組成，瀝青用量一般為4.8%～5.2%，其特性類似于SMA。

Novachip攤鋪施工采用專門的施工機械（NovaPaver）一次性完成黏結層與面層的攤鋪過程。利用面層混合料的高溫加熱黏結層的改性乳化瀝青，使其迅速破乳開裂，水分受熱蒸發(fā)沿著面層混合料的縫隙向上運動，帶動乳化瀝青向上遷移，從而自動完成封縫過程，自動成膜，起到良好的黏結作用和封水作用。

由于NovaChip超薄磨耗層具有表面抗滑性能好、減少雨天水霧及水膜、噪音低、施工速度及開放交通快及低造價等優(yōu)點，我國于2003年引進NovaChip專用設備在廣韶高速公路的車轍病害維修中鋪筑了2km的試驗路，其后在京珠北、河惠等高速應用。

2 Novachip超薄磨耗層瀝青混合料配合比設計

Novachip超薄磨耗層攤鋪厚度為1.5c m到2.5cm之間，Novachip混合料所用集 料最大公稱粒徑通常為12.5 mm，據實際情況有三種不同的級配A、B、C，區(qū)別主要在于粗集料最大粒徑及含量有所不同，本項目采用C型級配。Novachip技術的關鍵之一就是其料的組成與設計，其中包括：改性乳化瀝青黏結層、改性瀝青膠結料、集料選擇與級配設計。Novachip技術采用的面層瀝青混合料級配特殊，單一粒徑的粗集料占到整個集料的70～80%，混合料空隙率一般在13%左右。

2.1 材料

瀝青采用新粵生產的NovaBinder改性瀝青，乳化瀝青為NovaBond改性乳化瀝青，檢驗結果表明該瀝青符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）“聚合物改性瀝青技術要求”SBS（I-D）及《殼牌超薄磨耗層NovaChip?系統類型Ⅱ（熱區(qū)）施工指南》的相關規(guī)定。粗集料（5～10mm、10～16mm）碎石為湖南汝城生產的輝綠巖，石屑（0～3mm）為韶關龍韶石下山石場生產的石灰?guī)r，檢測結果表明，技術指標符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）高速、一級公路“瀝青混合料用集料質量要求”。填料采用翁源縣中源發(fā)展有限公司生產的水泥。檢測結果表明，所用填料符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）中關于瀝青混合料用填料質量要求。

2.2 目標配合比設計

（1）設計級配

在考慮拌和樓充分除塵效果的情況下，經過試配，Novachip-C型瀝青混合料試驗室目標配合比采用10-16mm碎石：5-10mm碎石：石屑：水泥=32%：41%：24%：3%，最佳油石比為4.9%，見表2.1、圖2.1。

表2.1 Novachip-C混合料礦料級配范圍要求

結構層 通過下列篩孔（方孔篩mm）的質量百分率（%） 油石比（%）

16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

Novachip-C磨耗層 級配上限 100 100 80.0 35.0 30.0 22.0 16.0 12.0 10.0 7.0 ——

級配下限 100 85.0 60.0 25.0 23.0 12.0 8.0 6.0 5.0 4.0

目標配合比 100 94.4 67.5 27.7 25.2 19.9 15.8 11.2 7.5 5.0 4.9

生產配合比 100 95.0 64.7 29.7 24.4 18.6 13.2 8.6 7.4 4.5 4.9

圖2.1 Novachip-C礦料級配曲線

（2）馬歇爾力學性能檢驗

馬歇爾力學性能檢驗結果見表2.2及圖2.2。

表2.2 馬歇爾試驗結果

瀝青用量 毛體積相對密度（g/cm3） 最大相對密度（g/cm3） 空隙率（%） VMA（%） VFA（%） 穩(wěn)定度（KN） 流值（0.1mm）

4.0% 2.284 2.644 13.6 20.7 34.4 7.73 37.4

4.5% 2.295 2.624 12.5 20.4 38.4 8.02 40.8

5.0% 2.302 2.605 11.6 20.9 44.3 8.55 41.5

5.5% 2.315 2.586 10.5 20.8 49.5 8.66 42.7

圖2.2 馬歇爾試驗油石比與力學指標關系

由表2.2及圖2.2知，最佳瀝青用量為油石比采用4.9%，瀝青混合料各項指標良好。

（3）高溫穩(wěn)定性

采用最佳瀝青用量（油石比）4.9%制備車轍試件，按JTJ052-2000 T0719-2000規(guī)程進行了Novachip-C瀝青混合料車轍試驗，動穩(wěn)定度DS=7663次/mm，滿足不小于2800次/mm的要求。

（4）水穩(wěn)定性

混合料的水穩(wěn)定性采用馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗及凍融劈裂試驗來判斷，馬歇爾殘留穩(wěn)定度檢測結果如表3所示，凍融劈裂試驗結果如表4所示。

表2.3 馬歇爾殘留穩(wěn)定度檢測結果

試驗條件 穩(wěn)定度（KN） 流值（0.1mm） 殘留穩(wěn)定度

60℃，1h 8.08 41.2 7.45/8.08=92.3%

60℃，48h 7.45 41.6

表2.4 凍融劈裂試驗結果

試驗條件 毛體積相對密度 劈裂抗拉強度（MPa） 凍融劈裂抗拉強度比TSR

未凍融 2.296 0.79 0.690.79=87.4%

凍融 2.294 0.69

馬歇爾殘留穩(wěn)定度為92.3%，滿足大于85%的要求。凍融劈裂抗拉強度比為87.4%，滿足大于80%的要求。

（5）謝倫堡析漏試驗

采用最佳油石比4.9%拌制NovaChip混合料，按JTG E20-2011 T0732-2011規(guī)程進行了混合料謝倫堡瀝青析漏試驗，試驗結果見附表 4，其平均析漏損失率為0.08%，滿足析漏損失率不大于0.1%的要求。

（6）肯塔堡飛散試驗

采用油石比4.9%拌制NovaChip混合料并成型馬歇爾試件，按JTG E20-2033-2011 規(guī)程進行了混合料肯塔堡飛散試驗，試驗結果平均飛失率為10.6%，滿足混合料飛散損失率不大于15%的要求。

2.3 生產配合比設計

根據目標配合比確定的最佳油石比進行了生產配合比的調試，本工程采用德基4000型間歇式瀝青拌和機進行試拌，試拌前對拌和機的各計量系統用砝碼進行校正，并驗證了測量系統，確認各部件運轉正常，計量準確。

按照目標配合比的礦料比例，以180T/h的生產量調整各冷料倉下料的電機轉速，使下料比例均衡并接近目標配合比的礦料比例，冷料加熱并經二次篩分后分別進入熱料倉，根據混合料設計要求及集料的特性，篩孔分別為15mm、11 mm、6 mm、3mm，具體為1#熱料倉（0～3mm）：2#熱料倉（3～6mm）：3#熱料倉（6～11mm）：4#熱料倉（11～15mm）：礦粉：水泥=23%：5%：40%：29%：3%，油石比4.9%。其合成配合比見圖2.1，生產配合比級配曲線見表2.1，從圖2.1中可以發(fā)現生產配合比曲線非常逼近目標配合比曲線。

3 Novachip超薄磨耗層施工工藝

3.1施工準備

①對原路進行徹底檢查，確保原路面裂縫等病害已進行處理，保障Novachip罩面路段病害處理徹底。

②超薄磨耗層罩面專用設備就位完好，該設備包含受料斗、傳送帶、乳化瀝青儲罐、改性乳化瀝青粘層油噴灑和計量系統、寬度可調節(jié)的振動燙平板等部分，能夠一次性完成粘層油灑布、瀝青混合料攤鋪和熨平工作。

③天氣晴朗，現場溫度適宜，不低于10℃。

3.2瀝青混合料拌和

拌和樓嚴格執(zhí)行實驗室提供的配合比控制混合料的拌和。瀝青加熱溫度為165℃～170℃，并設置自動保溫系統。礦料加熱溫度190℃～200℃，混合料的出場溫度170℃?185℃。嚴格控制混合料的拌和時間，拌合時間控制在每盤料50s。對每車出場的成品料進行外觀檢查，要求無花白料、糊料。對成品混合料的油石比、配合比進行檢測。

3.3瀝青混合料運輸

①混合料運輸釆用較大噸位的自卸卡車，運料車的運力稍有富余。

②運料車使用前后必須清掃干凈，車廂板上應涂一層隔離劑或防粘劑，但不得有余液積聚在車廂底部。運輸混合料宜釆用帆布覆蓋保溫、防雨、防污染。已經結塊、成團或遭污染的混合料不得鋪筑。

③運輸時必須采取加蓋蓬布措施進行防雨、保溫，并保證連續(xù)攤鋪?？紤]到施工時項目地區(qū)正值多雨季節(jié)，且個別施工點運距較遠，需特別注意瀝青混合料的防雨、保溫措施。此外，為防止瀝青混合料離析，在運料車裝載時，采用三次卸料法，以減小混合料發(fā)生粗細集料的離析，即第1、2次卸料分別位于車廂兩端，第3次卸料位于車廂中部，如圖3.1。

a）3次卸料法示意圖 b）5次卸料法示意圖

圖3.1 瀝青混合料卸料示意圖

3.4 瀝青混料攤鋪

①Novabond粘層油在60℃?80℃的溫度下噴灑，噴灑量必須精確計量，以保證路面攤鋪均勻。C級配混合料Novabond噴灑量按照1.00L/m2控制。

圖3.2 NovaBond粘層油灑布

②Novabond粘層油噴灑后的5s 內進行超薄磨耗層瀝青混合料的攤鋪。超薄磨耗層瀝青混合料的攤鋪溫度不低于150℃，不超過170℃。攤鋪機料斗受料前應涂刷少量柴油、水混合液，防止混合料與料斗粘結；自卸車緩慢向料斗卸料，攤鋪機推動自卸車前進，開始攤鋪；混合料必須均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，設定攤鋪機行走速度保持在9～12m/min。攤鋪過程中，攤鋪機螺旋送料器應不停地轉動，保證混合料高度不少于送料器高度的2/3，以使攤鋪出的混合料表面不發(fā)生離析；機械攤鋪的混合料，不宜多用人工修整，當出現局部缺料、表面不平整、局部離析等現象必須修整時，須在主管人員指導下進行；路面角隅位置的混合料采用人工整平；攤鋪好的混合料要及時碾壓，如因故不能及時碾壓或遇雨時，應停止攤鋪，并對卸下的混合料覆蓋保溫。

圖3.3 Novachip超薄磨耗層攤鋪

3.5瀝青混合料碾壓

Novachip超薄磨耗層碾壓與SMA施工類似，由于Novachip混合料的碾壓目的不是保證壓實度，而是為了石料擺正實現穩(wěn)定嵌擠，因此碾壓僅需要一臺10～12t雙鋼輪壓路機靜壓2～3遍，碾壓注意事項：

①熱瀝青混合料攤鋪后，立即進行壓實，碾壓必須在路面溫度降至1200C之前進行。

②壓路機不能靜止停留在剛剛攤鋪好后的熱瀝青混合料表面上，不得在未碾壓成型的路段上轉向、調頭、加水。

圖3.4 雙鋼輪壓路機靜壓

圖3.5 Novachip攤鋪效果圖

3.6接縫施工

瀝青路面的施工必須接縫緊密、連接平順，不得產生明顯的接縫離析。接縫施工應用3m直尺檢查，確保平整度符合要求。

橫向接縫處理：應黏結緊密，壓實充分，連接平順。攤鋪前，使用銑刨機對前后端頭進行0～2.5cm銑刨，長度為30m；在攤鋪施工結束時，攤鋪機在接近端部前約1m處將熨平板稍稍抬起駛離現場，用人工將端部混合料鏟齊后接平銑刨端頭再碾壓。

縱向接縫采用冷接縫。新攤鋪路面與已完成路面在接縫處搭接5cm作為后鋪部分的高程基準面。在后續(xù)碾壓作業(yè)時跨縫碾壓以保證縱向接縫順直。

3.7 現場檢測結果

施工結束后，在現場對構造深度、滲水系數及壓實度等指標進行了檢測，檢測結果如表3.1所示。

表3.1 現場檢測結果

內容 構造深度（mm） 擺值（BPN） 滲水系數（ml/min） 平整度

檢測結果 1.6 68 850 1.0mm

要求值 ≥51. ≥50 ≥500 ≤1.2mm

檢測結果均符合設計及規(guī)范要求，且表明Novachip超薄磨耗層施工滿足設計及指南要求。

4 小結

（1）NovaChip超薄磨耗層須使用專用設備NovaPaver攤鋪施工，攤鋪速度宜控制在10m/min，松鋪厚度按照1.1控制；對于NovaChip-C型級配混合料，NovaBond在60～80℃的溫度下理想噴灑量約為1.00L/m2；混合料碾壓僅需要一臺10～12t雙鋼輪壓路機靜壓2～3遍。

（2）NovaChip屬于預防性和恢復路面表面功能的養(yǎng)護方法，無法解決結構性損壞帶來的病害，因此在攤鋪磨耗層之前，需要對原路面病害進行徹底處理。

（3）NovaChip技術關鍵控制點，優(yōu)良的改性乳化瀝青黏結層、優(yōu)良的面層混合料（改性瀝青膠結料與高強的集料和良好的級配）、先進的設備NovaPaver一次性攤鋪工藝、科學合理的舊路面評價與處治。

（4）超薄磨耗層路面維修具有抗滑、抗磨耗、封水、工期短、開放交通早、提高了路面的平整度、降低路面行駛噪音、減少雨天水霧及水膜、施工中不影響正常交通的優(yōu)點，能夠快速改善道路的行駛狀況，是符合現代高速公路養(yǎng)護發(fā)展的方向。

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（四）嚴格工程地質勘查管理

公路工程地質勘察資料是公路工程設計必不可少的基礎資料，地質勘察數據的精確程度能夠對設計質量產生直接影響。若地質勘察資料深度詳細、巖層劃分細致，則有利于設計方案之間的比選，較少產生由地質因素導致的設計變更，有利于公路工程造價的控制。為此，各相關單位可采用全過程跟蹤查驗的方式對工程地質勘察結果進行檢驗，并要求設計單位嚴格按照《公路勘察規(guī)范》開展地質勘探工作。

（五）引入設計監(jiān)理制度

工程投資效益、建設周期與施工質量與工程設計密切相關。當前，國內工程建設監(jiān)理工作重點集中在工程建設過程中，側重于對工程建設施工質量的控制，但這對工程建設的全過程而言還存在諸多不足。由于公路工程設計階段對公路整體工程造價的影響占75%左右，詳見圖2，所以必須加強對設計過程的監(jiān)督管理，引入專業(yè)人員或專職機構參與到公路工程設計的全過程中，以確保設計工序更加科學、合理。

（六）加強公路工程設計變更管理

公路施工建設單位、監(jiān)督管理單位及設計單位必須嚴格遵循公路設計變更相關要求，完善設計變更管理制度，規(guī)范設計變更流程，并積極做好如下幾點工作：第一，強化工程動態(tài)設計管理理念，在公路施工期間，需結合地質情況及時調整邊坡坡率、隧道圍堰等級、特殊路基處理、軟基處理等；第二，構建設計變更臺賬錄入管理制度；第三，對公路工程中較為重要的設計變更（如隧道、橋梁等）需組織專家進行深入地論證探究；第四，對公路工程設計變更內容需及時依照程序報送至相關部門進行審查，經批準后方可進行變更施工。

圖2 公路工程各階段工作對工程造價的影響

三、結語

綜上所述，設計階段是公路工程造價控制與質量控制的必要基礎，公路工程設計人員需不斷創(chuàng)新公路勘察設計理念，樹立造價控制意識，在做好地質勘察設計、施工組織設計工作的同時，促進公路建設經濟、社會效益的獲得。

參考文獻：

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[2]陳艷. 淺談公路工程如何提高設計質量控制工程造價[J]. 門窗，2012，（07）

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