超薄磨耗层Novachip沥青混合料设计方法研究

张兴军

（甘肃畅陇公路养护技术研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

改性超薄磨耗层Novachip 系统是一种针对交通负载大、路面性能要求高的高等级道路的路面养护解决方案。主要应用于高等级沥青路面或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护，也可作为新建道路表面磨耗层，是一种超长耐久的表面层，具有抗滑、抗车辙、抗磨耗的优良性能，目前已被国内外普遍认可。超薄磨耗层技术成功与否的技术关键之一就是保证层间粘结的粘层油质量和洒布量。由于超薄罩面厚度较薄，在行车荷载的作用下，若粘结层处理不当会造成超薄磨耗层的推移、拥包，影响使用性能。粘结层粘层油的洒布量与粘结层的抗剪切强度密切相关，当粘结层达到最佳洒布量时粘结层的抗剪强度达到最大，能够有效地抵抗行车荷载作用在粘结层层间的剪应力，有效地阻止超薄磨耗层推移、拥包病害的发生。

1 材料的选择

1.1 本次试验所用原材料均满足壳牌超薄磨耗层Novachip 系统施工技术指南各材料技术要求。

1.2 粘层油NovaBond

本试验所用粘层油采用壳牌公司生产的NovaBond（聚合物改性乳化沥青）。NovaBond 必须满足表1 的质量技术要求。

表1 NovaBond 聚合物改性乳化沥青性能指标要求

2 混合料级配设计

Novachip 沥青混合料在进行室内配合比设计时，采用旋转压实仪进行试件成型，旋转压实次数为100 次，根据混合料的体积、力学性能确定沥青用量。设计矿料级配必须满足表2 的级配范围要求。

表2 Novachip 沥青混合料级配要求

3 试验装置

本试验是通过自制的直剪剪切试验仪来实现，采用UTM 万能试验机对试件进行加载试验，此加载设备可以根据需要调整荷载、加载速率和试验温度，可自动采集数据并进行处理。

4 空隙率与粘层油洒布量的关系

试验设计了四种不同空隙率（8%、10%、12%、14%）的Novachip 沥青混合料进行试验。为模拟现场实际施工工艺，室内采用旋转压实仪先成型直径150mm 的AC-13 混合料试件，脱模，待冷却至室温后，然后在AC-13 混合料上撒布粘层油，再在粘层油上摊铺Novachip 沥青混合料。最后用钻芯机钻取直径100mm 的混合料芯样，采用UTM 万能试验机在25 度环境下对试件进行加载试验，测试界面最大剪切强度。试验结果见表3，根据试验数据绘制不同空隙率和粘层油洒布量条件下，其抗剪强度的变化（图1）。

表3 不同空隙率和洒布量与抗剪强度关系

图1 不同空隙率和洒布量与抗剪强度关系曲线

从图表可以看出当Novachip 沥青混合料的空隙率分别为8%、10%、12%、14%时随着洒布量的增加其剪切强度有先增大然后减小的趋势，当空隙率为8%时，其最大剪切强度对应的最佳洒布量为0.8（L/m2）；当空隙率为10%、12%、14%时，其最大剪切强度对应的最佳洒布量均在1.0（L/m2）。而且洒布量在1.0（L/m2）左右时12%的空隙率所对应的剪切强度值最大。

通过实验数据分析并结合Novachip 沥青混合料空隙率较大的特点，建议在Novachip 沥青混合料设计和实际施工过程中其空隙率控制在12%，最佳洒布量控制在在1.0（L/m2），并随时检测Novachip 沥青混合料的空隙率和粘层油的洒布量，以确保混合料之间的粘结力，提高工程质量，提高路面承载力和使用年限。

5 旧路面粘层油洒布量与剪切强度的试验

在旧路面上钻取混合料芯样，室内在芯样表面洒布0.8（L/m2）、1.0（L/m2）、1.2（L/m2）、1.4（L/m2）的粘层油，再在粘层油上摊铺孔隙率为12%的Novachip 沥青混合料，最后用钻芯机钻取直径100mm 的混合料芯样，在25 度环境下检测原路面芯样粘层油洒布量与剪切强度之间的关系，试验结果见表4。

表4 原路面洒布量与剪切强度试验

从表4 可以看出Novachip 沥青混合料与原路面之间的剪切强度较新路面的剪切强度要低很多，这主要是因为原路面表面粉尘较多，处理不干净时对混合料之间的粘结力影响较大，所以导致其剪切强度大大降低。切剪切强度最大值所对应的粘层油洒布量较新路面有所提高，所以在原路面摊铺Novachip 沥青混合料时，加强对原路面表面的处理，该结合路面的实际状况来确定粘层油的洒布量。

6 冻融循环对Novachip 路面性能的影响

在室内成型不同空隙率的Novachip 沥青混合料试件，再把试件在-18 度到60 度之间的温度条件下进行多次冻融循环，然后在25 度环境下测试Novachip 沥青混合料试件剪切强度，试验结果见下表5：

表5 冻融循环与Novachip 沥青混合料剪切强度的关系

图2 冻融循环与Novachip 沥青混合料剪切强度的关系曲线

从图2 表5 可以看出不同空隙率的Novachip 沥青混合料经过不同次数的冻融循环之后，其剪切强度有一定的变化，不同空隙率的混合料试件经过3 次冻融循环后其剪切强度较未冻融试件剪切强度有所提高，随着冻融循环次数继续的增多，其剪切强度又开始慢慢下降，这种变化趋势主要跟混合料的空隙率密切相关。

7 结语

（1）建议在Novachip 沥青混合料设计和实际施工过程中其空隙率控制在12%，最佳洒布量控制在在1.0（L/m2）。

（2）在原路面摊铺Novachip 沥青混合料时，加强对原路面表面的处理，该结合路面的实际状况来确定粘层油的洒布量。

（3）冻融循环对Novachip 沥青混合料界面粘结力和Novachip 沥青混合料剪切强度都有一定的影响，在实际施工过程中应加强对Novachip 混合料空隙率的控制。

［1］周礼.高粘结超薄磨耗层罩面技术研究[D].重庆交通大学，2013.

［2］彭良清.超薄磨耗层路面使用性能与层间剪切试验研究[D].湖南大学.2012.

［3］刘好.超薄磨耗层Novachip 层间抗剪强度试验研究[J].中外公路.2012.