賈荷柱

（山西誠達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)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(qiáng)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及維修。

國外對(duì)Novachip 型罩面進(jìn)行了大量研究，UHLMEYER 等［1］的研究表明，Novachip 型罩面在實(shí)際工程應(yīng)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(yù)估模型及性能衰減公式，為Novachip 型罩面的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供有效的理論支撐。國內(nèi)對(duì)Novachip 型罩面的研究與應(yīng)用起步較晚，直到2003 年，第一條試驗(yàn)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(hù)工程，對(duì)Novachip 型罩面的養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

目前國內(nèi)外對(duì)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(duì)于Novachip 型罩面技術(shù)的使用多基于經(jīng)驗(yàn)法，多集中于工程養(yǎng)護(hù)效果，對(duì)于Novachip 型罩面瀝青混合料的性能研究較少，配合比設(shè)計(jì)缺乏理論支撐。

1 室內(nèi)試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 瀝青

采用殼牌SBS 復(fù)合改性瀝青，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)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(biāo)

1.1.2 集料

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

表2 粗集料性能指標(biāo)/%

表3 細(xì)集料相關(guān)性能指標(biāo)

1.1.3 礦粉

試驗(yàn)采用磨細(xì)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(shè)計(jì)

1.2.1 級(jí)配設(shè)計(jì)

選擇Novachip（C 型）進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，C 型級(jí)配設(shè)計(jì)見表5。

表5 Novachip（C 型）級(jí)配設(shè)計(jì)

1.2.2 最佳瀝青用量

根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)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(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，不同瀝青用量下的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 馬歇爾試驗(yàn)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(yàn)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(jìn)行車轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗(yàn)、抗滑性能及滲水性能試驗(yàn)，對(duì)其路用性能進(jìn)行研究。

2 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 高溫穩(wěn)定性

車轍試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)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(hù)4 h 方可進(jìn)行試驗(yàn)，烘箱養(yǎng)護(hù)溫度為60 ℃。試驗(yàn)時(shí)的溫度為60 ℃，荷載為0.7 MPa，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 車轍試驗(yàn)結(jié)果

由表7 可知，Novachip（C 型）瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)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(yàn)

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

表8 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 凍融劈裂試驗(yàn)

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

表9 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

綜合表8、表9 試驗(yàn)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(qiáng)度比均較好地滿足《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)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(hù)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(yàn)結(jié)果見表10。

表10 抗滑性能測定結(jié)果

表10試驗(yàn)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(yàn)在成型的車轍板上進(jìn)行，以路面滲水系數(shù)對(duì)滲水性能的優(yōu)劣進(jìn)行表征。試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(yùn)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(yán)重的超載現(xiàn)象，貨車通行量達(dá)到了76%。2018 年4 月對(duì)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(jìn)行了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，配合比設(shè)計(jì)同室內(nèi)試驗(yàn)，最佳瀝青用量取4.8%。

3.2 施工要點(diǎn)

（1）加鋪前應(yīng)對(duì)原路面進(jìn)行細(xì)致的清掃，確保加鋪層與原路面的黏結(jié)性能，對(duì)于路面病害嚴(yán)重路段應(yīng)采取銑刨回鋪的方式進(jìn)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(yīng)進(jìn)行細(xì)致的監(jiān)控，確保瀝青用量與級(jí)配符合要求。（3）縱向接縫應(yīng)采用冷接縫的方式，分幅攤鋪時(shí)，應(yīng)預(yù)留5 cm 的長度不做碾壓處理并作為后鋪路面的基準(zhǔn)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(shí)，前后兩段攤鋪路面之間應(yīng)預(yù)留1 m 長度停止撒料，采用人工方式進(jìn)行攤平后進(jìn)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(duì)路面性能進(jìn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)與工程應(yīng)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(shí)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(dá)6 ～8 a，長期使用性能后期應(yīng)進(jìn)行持續(xù)觀測。