Novachip 型罩面瀝青混合料的試驗研究及應用

賈荷柱

（山西誠達公路勘察設計有限公司，山西 太原 030006）

引言

Novachip 型超薄磨耗層罩面作為耐久性超強的路面表面層，具備抗滑性能優(yōu)異、施工快捷、防水霧及降噪等優(yōu)點，被廣泛應用于路面預防性養(yǎng)護及維修。

國外對Novachip 型罩面進行了大量研究，UHLMEYER 等［1］的研究表明，Novachip 型罩面在實際工程應用中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性能，路面使用壽命得到了有效延長；MUSTY 和HOSSAIN［2］發(fā)現(xiàn)路面在加鋪Novachip 型罩面后，通車1 a 后路面的裂縫得到了有效降低，路面平整度高；DING 等［3］建立了Novachip 型罩面的壽命預估模型及性能衰減公式，為Novachip 型罩面的設計及應用提供有效的理論支撐。國內(nèi)對Novachip 型罩面的研究與應用起步較晚，直到2003 年，第一條試驗路段廣韶高速公路鋪筑。何春木和蘇衛(wèi)國［4］基于河匯高速公路養(yǎng)護工程，對Novachip 型罩面的養(yǎng)護效果進行了綜合評價。

目前國內(nèi)外對于Novachip 型罩面的研究已取得了較多的成果，Novachip 型罩面技術(shù)越發(fā)成熟，但國內(nèi)對于Novachip 型罩面技術(shù)的使用多基于經(jīng)驗法，多集中于工程養(yǎng)護效果，對于Novachip 型罩面瀝青混合料的性能研究較少，配合比設計缺乏理論支撐。

1 室內(nèi)試驗

1.1 試驗材料

1.1.1 瀝青

采用殼牌SBS 復合改性瀝青，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）［5］檢測其主要性能見表1。

表1 瀝青主要性能指標

1.1.2 集料

選用玄武巖碎石集料，參照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42—2005）［6］對粗集料進行檢測，結(jié)果見表2。細集料性能檢測結(jié)果見表3。

表2 粗集料性能指標/%

表3 細集料相關(guān)性能指標

1.1.3 礦粉

試驗采用磨細后石灰?guī)r礦粉，檢測相關(guān)性能結(jié)果見表4。

表4 礦粉相關(guān)性能檢測結(jié)果

1.2 配合比設計

1.2.1 級配設計

選擇Novachip（C 型）進行級配設計，C 型級配設計見表5。

表5 Novachip（C 型）級配設計

1.2.2 最佳瀝青用量

根據(jù)設計級配及相關(guān)研究成果［7］，初始瀝青用量分別取4.4%、4.8%、5.2%、5.6%進行馬歇爾試驗，不同瀝青用量下的馬歇爾試驗結(jié)果見表6。

表6 馬歇爾試驗結(jié)果

綜合表5、表6 結(jié)果，瀝青最佳用量取4.8%。

1.3 試驗方案

參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）［8］制備Novachip（C 型）瀝青混合料試件，分別進行車轍試驗、浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗、抗滑性能及滲水性能試驗，對其路用性能進行研究。

2 室內(nèi)試驗結(jié)果分析

2.1 高溫穩(wěn)定性

車轍試驗采用標準車轍板試件，分別制備A、B、C 三組平行試件，試件成型14 h 后置于烘箱中養(yǎng)護4 h 方可進行試驗，烘箱養(yǎng)護溫度為60 ℃。試驗時的溫度為60 ℃，荷載為0.7 MPa，試驗結(jié)果見表7。

表7 車轍試驗結(jié)果

由表7 可知，Novachip（C 型）瀝青混合料的動穩(wěn)定度遠高于規(guī)范值（JTG E20—2011）［5］，且車轍板深度較小，具備優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性能。

2.2 水穩(wěn)定性

2.2.1 浸水馬歇爾試驗

制備兩組馬歇爾試件，一組試件60 ℃水浴養(yǎng)護30 min；另一組試件60 ℃水浴養(yǎng)護48 h，試驗結(jié)果見表8。

表8 浸水馬歇爾試驗結(jié)果

2.2.2 凍融劈裂試驗

試驗前，首先將制備好的馬歇爾試件室溫水浴養(yǎng)護20 min，再以90 kPa 的真空度水浴養(yǎng)護15 min，然后轉(zhuǎn)移至-18 ℃的冰箱中養(yǎng)護16 h，最后進行25 ℃的水浴養(yǎng)護2 h 后方可進行試驗，試驗結(jié)果見表9。

表9 凍融劈裂試驗結(jié)果

綜合表8、表9 試驗結(jié)果可知，Novachip（C 型）瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂強度比均較好地滿足《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》 （JTG E20—2011）［5］要求，具備良好的水穩(wěn)定性能。

2.3 抗滑性能

制備車轍板試件并室溫養(yǎng)護48 h，分別采用鋪砂法及擺式摩擦系數(shù)儀分別測定試件的構(gòu)造深度與摩擦系數(shù)，試驗結(jié)果見表10。

表10 抗滑性能測定結(jié)果

表10試驗結(jié)果表明，Novachip（C 型）瀝青混合料的構(gòu)造深度與擺值均較好地滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）要求［8］，具備優(yōu)異的宏觀及微觀抗滑性能，與混合料中較大的粗集料占比有直接聯(lián)系。

2.4 滲水性能

作為罩面瀝青混合，Novachip（C 型）瀝青混合料的滲水性能直接關(guān)系到路面排水性能的優(yōu)劣。滲水性能試驗在成型的車轍板上進行，以路面滲水系數(shù)對滲水性能的優(yōu)劣進行表征。試驗測定Novachip（C型）瀝青混合料的滲水系數(shù)為1 571.5 ml/min，滿足規(guī)范［8］要求≥1 000 ml/min 的標準，表明Novachip（C型）瀝青混合料具備良好的滲水性能，可有效減少下雨天路面水霧的產(chǎn)生，提高行車安全性。

3 工程應用

3.1 工程概況

某高速公路全長109.85 km，雙向四車道，采用瀝青路面結(jié)構(gòu)形式，于2011 年6 月全線通車運營，該公路跨越區(qū)域氣候條件惡劣，凍融循環(huán)天氣較多，常年多霧，夏季高溫天氣頻繁，且該路段存在嚴重的超載現(xiàn)象，貨車通行量達到了76%。2018 年4 月對該公路K65+960—K68+100 等部分路段采用加鋪Novachip（C 型）罩面瀝青混合料的形式進行了預防性養(yǎng)護，配合比設計同室內(nèi)試驗，最佳瀝青用量取4.8%。

3.2 施工要點

（1）加鋪前應對原路面進行細致的清掃，確保加鋪層與原路面的黏結(jié)性能，對于路面病害嚴重路段應采取銑刨回鋪的方式進行處理以確保原路面的整體性及承載力。（2）混合料制備過程中應進行細致的監(jiān)控，確保瀝青用量與級配符合要求。（3）縱向接縫應采用冷接縫的方式，分幅攤鋪時，應預留5 cm 的長度不做碾壓處理并作為后鋪路面的基準高程面，后期與后鋪路面一同碾壓，確保路面碾壓平整。（4）分段攤鋪時，前后兩段攤鋪路面之間應預留1 m 長度停止撒料，采用人工方式進行攤平后進行碾壓，以確保橫向接縫平整，防止跳車。（5）各施工階段的溫度控制見表11。

表11 不同施工階段溫度控制/℃

3.3 施工現(xiàn)場檢測

參照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450—2019）［9］，在Novachip（C 型）罩面施工前后，對路面性能進行檢測，結(jié)果見表12。

表12 施工現(xiàn)場性能檢測結(jié)果

由表12 可知，加鋪Novachip（C 型）罩面后，瀝青路面平整度得到了有效的提高，橫向力系數(shù)及構(gòu)造深度分別提高了44.1%及55.8%，抗滑性能提升顯著；滲水系數(shù)滿足《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）要求，略低于室內(nèi)試驗值，由于加鋪層與原路面之間具有封水作用的黏結(jié)層，加鋪層所下滲水不易滲入路面結(jié)構(gòu)，避免了雨天路面水霧的產(chǎn)生，提高了雨天行車的安全性。

4 結(jié)語

（1）室內(nèi)試驗表明：Novachip（C 型）瀝青混合料具備良好的高低溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、抗滑性能及滲水性能。（2）綜合室內(nèi)試驗與工程應用研究結(jié)果，建議Novachip（C 型）瀝青混合料中的瀝青最佳用量取4.2%。（3）路面在加鋪Novachip（C 型）瀝青混合料后，路面平整度得到了有效提高，橫向力系數(shù)及構(gòu)造深度分別提高了44.1%及55.8%，抗滑性能提升顯著；同時具備良好的排水性能，可有效避免雨天路面水霧的產(chǎn)生，提高雨天行車安全性。（4）Novachip（C 型）罩面的使用壽命可達6 ～8 a，長期使用性能后期應進行持續(xù)觀測。