超薄磨耗層Novachip瀝青混合料設(shè)計方法研究

張興軍

（甘肅暢隴公路養(yǎng)護技術(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)是一種針對交通負載大、路面性能要求高的高等級道路的路面養(yǎng)護解決方案。主要應(yīng)用于高等級瀝青路面或水泥路面的預(yù)防性養(yǎng)護和輕微病害的矯正性養(yǎng)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(yōu)良性能，目前已被國內(nèi)外普遍認可。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)層處理不當會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)層的抗剪切強度密切相關(guān)，當粘結(jié)層達到最佳灑布量時粘結(jié)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(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要求

2 混合料級配設(shè)計

Novachip 瀝青混合料在進行室內(nèi)配合比設(shè)計時，采用旋轉(zhuǎn)壓實儀進行試件成型，旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)為100 次，根據(jù)混合料的體積、力學性能確定瀝青用量。設(shè)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(xiàn)，采用UTM 萬能試驗機對試件進行加載試驗，此加載設(shè)備可以根據(jù)需要調(diào)整荷載、加載速率和試驗溫度，可自動采集數(shù)據(jù)并進行處理。

4 空隙率與粘層油灑布量的關(guān)系

試驗設(shè)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(xiàn)場實際施工工藝，室內(nèi)采用旋轉(zhuǎn)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(huán)境下對試件進行加載試驗，測試界面最大剪切強度。試驗結(jié)果見表3，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制不同空隙率和粘層油灑布量條件下，其抗剪強度的變化（圖1）。

表3 不同空隙率和灑布量與抗剪強度關(guān)系

圖1 不同空隙率和灑布量與抗剪強度關(guān)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(yīng)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(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12%的空隙率所對應(yīng)的剪切強度值最大。

通過實驗數(shù)據(jù)分析并結(jié)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(shè)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?；旌狭现g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度的試驗

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，最后用鉆芯機鉆取直徑100mm 的混合料芯樣，在25 度環(huán)境下檢測原路面芯樣粘層油灑布量與剪切強度之間的關(guān)系，試驗結(jié)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(jié)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(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，加強對原路面表面的處理，該結(jié)合路面的實際狀況來確定粘層油的灑布量。

6 凍融循環(huán)對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行多次凍融循環(huán)，然后在25 度環(huán)境下測試Novachip 瀝青混合料試件剪切強度，試驗結(jié)果見下表5：

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

圖2 凍融循環(huán)與Novachip 瀝青混合料剪切強度的關(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)過不同次數(shù)的凍融循環(huán)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(jīng)過3 次凍融循環(huán)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(huán)次數(shù)繼續(xù)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(guān)。

7 結(jié)語

（1）建議在Novachip 瀝青混合料設(shè)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(jié)合路面的實際狀況來確定粘層油的灑布量。

（3）凍融循環(huán)對Novachip 瀝青混合料界面粘結(jié)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(yīng)加強對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，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.