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        超薄磨耗層Novachip瀝青混合料設(shè)計(jì)方法研究

        2015-12-23 02:27:20張興軍
        科技視界 2015年30期
        關(guān)鍵詞:粘層空隙剪切

        張興軍

        (甘肅暢隴公路養(yǎng)護(hù)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(fù)載大、路面性能要求高的高等級道路的路面養(yǎng)護(hù)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(hù)和輕微病害的矯正性養(yǎng)護(hù),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(rèn)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(dāng)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(qiáng)度密切相關(guān),當(dāng)粘結(jié)層達(dá)到最佳灑布量時(shí)粘結(jié)層的抗剪強(qiáng)度達(dá)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(yàn)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(yàn)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(biāo)要求

        2 混合料級配設(shè)計(jì)

        Novachip 瀝青混合料在進(jìn)行室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)時(shí),采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀進(jìn)行試件成型,旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)為100 次,根據(jù)混合料的體積、力學(xué)性能確定瀝青用量。設(shè)計(jì)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(yàn)裝置

        本試驗(yàn)是通過自制的直剪剪切試驗(yàn)儀來實(shí)現(xiàn),采用UTM 萬能試驗(yàn)機(jī)對試件進(jìn)行加載試驗(yàn),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(yàn)溫度,可自動采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

        4 空隙率與粘層油灑布量的關(guān)系

        試驗(yàn)設(shè)計(jì)了四種不同空隙率(8%、10%、12%、14%)的Novachip 瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)。為模擬現(xiàn)場實(shí)際施工工藝,室內(nèi)采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)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(jī)鉆取直徑100mm 的混合料芯樣,采用UTM 萬能試驗(yàn)機(jī)在25 度環(huán)境下對試件進(jìn)行加載試驗(yàn),測試界面最大剪切強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果見表3,根據(jù)試驗(yàn)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(qiáng)度的變化(圖1)。

        表3 不同空隙率和灑布量與抗剪強(qiáng)度關(guān)系

        圖1 不同空隙率和灑布量與抗剪強(qiáng)度關(guān)系曲線

        從圖表可以看出當(dāng)Novachip 瀝青混合料的空隙率分別為8%、10%、12%、14%時(shí)隨著灑布量的增加其剪切強(qiáng)度有先增大然后減小的趨勢,當(dāng)空隙率為8%時(shí),其最大剪切強(qiáng)度對應(yīng)的最佳灑布量為0.8(L/m2);當(dāng)空隙率為10%、12%、14%時(shí),其最大剪切強(qiáng)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(shí)12%的空隙率所對應(yīng)的剪切強(qiáng)度值最大。

        通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析并結(jié)合Novachip 瀝青混合料空隙率較大的特點(diǎn),建議在Novachip 瀝青混合料設(shè)計(jì)和實(shí)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(shí)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(qiáng)度的試驗(yàn)

        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(jī)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(qiáng)度之間的關(guān)系,試驗(yàn)結(jié)果見表4。

        表4 原路面灑布量與剪切強(qiáng)度試驗(yàn)

        從表4 可以看出Novachip 瀝青混合料與原路面之間的剪切強(qiáng)度較新路面的剪切強(qiáng)度要低很多,這主要是因?yàn)樵访姹砻娣蹓m較多,處理不干凈時(shí)對混合料之間的粘結(jié)力影響較大,所以導(dǎo)致其剪切強(qiáng)度大大降低。切剪切強(qiáng)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(shí),加強(qiáng)對原路面表面的處理,該結(jié)合路面的實(shí)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(jìn)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(qiáng)度,試驗(yàn)結(jié)果見下表5:

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

        圖2 凍融循環(huán)與Novachip 瀝青混合料剪切強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度較未凍融試件剪切強(qiáng)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(qiáng)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(jì)和實(shí)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(shí),加強(qiáng)對原路面表面的處理,該結(jié)合路面的實(shí)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(qiáng)度都有一定的影響,在實(shí)際施工過程中應(yīng)加強(qiáng)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(xué),2013.

        [2]彭良清.超薄磨耗層路面使用性能與層間剪切試驗(yàn)研究[D].湖南大學(xué).2012.

        [3]劉好.超薄磨耗層Novachip 層間抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].中外公路.2012.

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