Novachip 型罩面沥青混合料的试验研究及应用

贾荷柱

（山西诚达公路勘察设计有限公司，山西 太原 030006）

引言

Novachip 型超薄磨耗层罩面作为耐久性超强的路面表面层，具备抗滑性能优异、施工快捷、防水雾及降噪等优点，被广泛应用于路面预防性养护及维修。

国外对Novachip 型罩面进行了大量研究，UHLMEYER 等［1］的研究表明，Novachip 型罩面在实际工程应用中表现出优异的耐久性能，路面使用寿命得到了有效延长；MUSTY 和HOSSAIN［2］发现路面在加铺Novachip 型罩面后，通车1 a 后路面的裂缝得到了有效降低，路面平整度高；DING 等［3］建立了Novachip 型罩面的寿命预估模型及性能衰减公式，为Novachip 型罩面的设计及应用提供有效的理论支撑。国内对Novachip 型罩面的研究与应用起步较晚，直到2003 年，第一条试验路段广韶高速公路铺筑。何春木和苏卫国［4］基于河汇高速公路养护工程，对Novachip 型罩面的养护效果进行了综合评价。

目前国内外对于Novachip 型罩面的研究已取得了较多的成果，Novachip 型罩面技术越发成熟，但国内对于Novachip 型罩面技术的使用多基于经验法，多集中于工程养护效果，对于Novachip 型罩面沥青混合料的性能研究较少，配合比设计缺乏理论支撑。

1 室内试验

1.1 试验材料

1.1.1 沥青

采用壳牌SBS 复合改性沥青，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）［5］检测其主要性能见表1。

表1 沥青主要性能指标

1.1.2 集料

选用玄武岩碎石集料，参照《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）［6］对粗集料进行检测，结果见表2。细集料性能检测结果见表3。

表2 粗集料性能指标/%

表3 细集料相关性能指标

1.1.3 矿粉

试验采用磨细后石灰岩矿粉，检测相关性能结果见表4。

表4 矿粉相关性能检测结果

1.2 配合比设计

1.2.1 级配设计

选择Novachip（C 型）进行级配设计，C 型级配设计见表5。

表5 Novachip（C 型）级配设计

1.2.2 最佳沥青用量

根据设计级配及相关研究成果［7］，初始沥青用量分别取4.4%、4.8%、5.2%、5.6%进行马歇尔试验，不同沥青用量下的马歇尔试验结果见表6。

表6 马歇尔试验结果

综合表5、表6 结果，沥青最佳用量取4.8%。

1.3 试验方案

参照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）［8］制备Novachip（C 型）沥青混合料试件，分别进行车辙试验、浸水马歇尔及冻融劈裂试验、抗滑性能及渗水性能试验，对其路用性能进行研究。

2 室内试验结果分析

2.1 高温稳定性

车辙试验采用标准车辙板试件，分别制备A、B、C 三组平行试件，试件成型14 h 后置于烘箱中养护4 h 方可进行试验，烘箱养护温度为60 ℃。试验时的温度为60 ℃，荷载为0.7 MPa，试验结果见表7。

表7 车辙试验结果

由表7 可知，Novachip（C 型）沥青混合料的动稳定度远高于规范值（JTG E20—2011）［5］，且车辙板深度较小，具备优异的高温稳定性能。

2.2 水稳定性

2.2.1 浸水马歇尔试验

制备两组马歇尔试件，一组试件60 ℃水浴养护30 min；另一组试件60 ℃水浴养护48 h，试验结果见表8。

表8 浸水马歇尔试验结果

2.2.2 冻融劈裂试验

试验前，首先将制备好的马歇尔试件室温水浴养护20 min，再以90 kPa 的真空度水浴养护15 min，然后转移至-18 ℃的冰箱中养护16 h，最后进行25 ℃的水浴养护2 h 后方可进行试验，试验结果见表9。

表9 冻融劈裂试验结果

综合表8、表9 试验结果可知，Novachip（C 型）沥青混合料的残留稳定度与冻融劈裂强度比均较好地满足《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 （JTG E20—2011）［5］要求，具备良好的水稳定性能。

2.3 抗滑性能

制备车辙板试件并室温养护48 h，分别采用铺砂法及摆式摩擦系数仪分别测定试件的构造深度与摩擦系数，试验结果见表10。

表10 抗滑性能测定结果

表10试验结果表明，Novachip（C 型）沥青混合料的构造深度与摆值均较好地满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）要求［8］，具备优异的宏观及微观抗滑性能，与混合料中较大的粗集料占比有直接联系。

2.4 渗水性能

作为罩面沥青混合，Novachip（C 型）沥青混合料的渗水性能直接关系到路面排水性能的优劣。渗水性能试验在成型的车辙板上进行，以路面渗水系数对渗水性能的优劣进行表征。试验测定Novachip（C型）沥青混合料的渗水系数为1 571.5 ml/min，满足规范［8］要求≥1 000 ml/min 的标准，表明Novachip（C型）沥青混合料具备良好的渗水性能，可有效减少下雨天路面水雾的产生，提高行车安全性。

3 工程应用

3.1 工程概况

某高速公路全长109.85 km，双向四车道，采用沥青路面结构形式，于2011 年6 月全线通车运营，该公路跨越区域气候条件恶劣，冻融循环天气较多，常年多雾，夏季高温天气频繁，且该路段存在严重的超载现象，货车通行量达到了76%。2018 年4 月对该公路K65+960—K68+100 等部分路段采用加铺Novachip（C 型）罩面沥青混合料的形式进行了预防性养护，配合比设计同室内试验，最佳沥青用量取4.8%。

3.2 施工要点

（1）加铺前应对原路面进行细致的清扫，确保加铺层与原路面的黏结性能，对于路面病害严重路段应采取铣刨回铺的方式进行处理以确保原路面的整体性及承载力。（2）混合料制备过程中应进行细致的监控，确保沥青用量与级配符合要求。（3）纵向接缝应采用冷接缝的方式，分幅摊铺时，应预留5 cm 的长度不做碾压处理并作为后铺路面的基准高程面，后期与后铺路面一同碾压，确保路面碾压平整。（4）分段摊铺时，前后两段摊铺路面之间应预留1 m 长度停止撒料，采用人工方式进行摊平后进行碾压，以确保横向接缝平整，防止跳车。（5）各施工阶段的温度控制见表11。

表11 不同施工阶段温度控制/℃

3.3 施工现场检测

参照《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450—2019）［9］，在Novachip（C 型）罩面施工前后，对路面性能进行检测，结果见表12。

表12 施工现场性能检测结果

由表12 可知，加铺Novachip（C 型）罩面后，沥青路面平整度得到了有效的提高，横向力系数及构造深度分别提高了44.1%及55.8%，抗滑性能提升显著；渗水系数满足《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）要求，略低于室内试验值，由于加铺层与原路面之间具有封水作用的黏结层，加铺层所下渗水不易渗入路面结构，避免了雨天路面水雾的产生，提高了雨天行车的安全性。

4 结语

（1）室内试验表明：Novachip（C 型）沥青混合料具备良好的高低温稳定性、水稳定性、抗滑性能及渗水性能。（2）综合室内试验与工程应用研究结果，建议Novachip（C 型）沥青混合料中的沥青最佳用量取4.2%。（3）路面在加铺Novachip（C 型）沥青混合料后，路面平整度得到了有效提高，横向力系数及构造深度分别提高了44.1%及55.8%，抗滑性能提升显著；同时具备良好的排水性能，可有效避免雨天路面水雾的产生，提高雨天行车安全性。（4）Novachip（C 型）罩面的使用寿命可达6 ～8 a，长期使用性能后期应进行持续观测。