Novachip沥青混合料超薄磨耗层施工技术研究

Novachip沥青混合料超薄磨耗层施工技术研究摘要：具有良好降噪、排水功能的Novachip沥青混合料超薄磨耗层，是一种应用较为广泛的改性沥青混凝土面层。

本文基于相关理论研究，针对施工中出现的问题，对沥青混合料进行了高温稳定性以及谢伦堡析漏等实验，确定了施工路段最佳的沥青用量，最后通过对其路面性能的研究，验证了Novachip混合料的可行性，为今后沥青混合料超薄磨耗层的设计施工提供数据支持。

关键词：降噪；超薄磨耗层；改性沥青；Novachip
0引言
随着公路施工技术的快速发展，沥青路面的使用功能下降较为明显，严重影响着车辆行驶的安全性和舒适性[1]，对高速公路进行预防性养护，能够有效提高路面的使用寿命[2]，具有良好的经济效益，改善了出行的安全性，给道路使用者带来的交通延误降至最低[3]。

上世纪八十年代，法国首次应用Novachip于实际施工中，是世界上采用超薄磨耗层混合料路面最早的国家[4]。

之后的几十年，欧洲其他国家也相继出现超薄混合料沥青混凝土路，美国科氏公司于1992年取得Novachip技术的使用权限，并引进相关设备[5]。

张新波[6]等拟定了5条级配曲线，并对超薄沥青混凝土SAC-10进行了分析研究，证明了其永久变形能力的优越性。

本文基于前人相关理论研究，选取特定的实验材料及环境，并结合实际工程概况，对超薄磨耗层混合料的相关性能进行了测试，通过对混合料最佳配合比的设计，得到了最佳的沥青用量，最后对其在试验路段性能的检测，验证了沥青混合料的实用性，为今后的设计施工提供数据支持。

1 实验原料及施工概况
实验选取G25长深公路柳城至热水段，东起蓝口镇，向东北延伸至梅河高速，地形复杂多变，公路两侧地下水含量丰富，路面裂缝水主要存在于风化裂缝中，受降雨影响较大。

选用SBS改性沥青，其相关实验指标及要求如表1 SBS改性沥青检测值及技术要求所示。

表1 SBS改性沥青检测值及技术要求
技术要求单位检测值规范值
闪点，≥℃330250
软化点，≥℃95100
针入度，≥0.1mm5250-80
质量变化，≤%0.09±5
溶解度，≥%99.56100残留针入度比，≥%83.570
延度，≥cm3820
由表可得，SBS改性沥青的延度38cm，溶解度99.56%，闪点330℃，符合实验要求。

实验选取三种粒径大小的玄武岩作为粗集料用料，其分类为：1#料1-8mm、2#料9-16、3#料17-20mm，并对其进行密度及吸水率实验，利用相关公式计算表观相对密度，得到如表2 吸水率及密度实验结果所示。

表2 吸水率及密度实验结果
试样编号试样质量
（g）
毛体积相对密度（g/cm3）表观相对密度（g/cm3）吸水率（%）
实测值平均值实测值平均值实测值平均值
1#
（1-8mm）11325.25 2.854
2.859
2.685
2.585
1.55
1.54 21349.28
2.864 2.485 1.53
2#
（9-16mm）11152.47 2.570
2.580
2.660
2.550
1.68
1.67 2113
2.07 2.590 2.440 1.66
3#（17-20mm）1660.49 2.468
2.533
2.135
2.225
0.88
0.89 2689.27 2.598 2.3350.90
由表可知，粗集料的相对密度随着试样粒径的增大而减小，也即相对密度与其粒径大小呈反比关系，粗集料的吸水率分别为1.54%、1.67%以及0.89%，符合施工要求。

细集料和矿粉分别选取0-5mm粒径大小的石灰岩机制砂以及石灰岩细粉，随机抽测其相关指标，得到如表3 矿粉平均粒径及比表面实验结果所示。

表3 矿粉平均粒径及比表面实验结果
材料名称实验次数
平均粒径（μm）比表面积
测试值平均值测试值平均值
矿粉130.2568
29.8129
1.35
1.36 229.3689 1.37
由表中数据可知，矿粉的比表面均值为1.36，平均粒径为29.8129，测试结果,满足实验要求，明显提高了胶浆的软化点，对混合料的粘合强度有一定提升。

2 超薄磨耗层沥青混合料配合比设计
2.1级配设计方法
表4 Novachip沥青混合料超薄磨耗层级配表
尺寸大小
筛孔通过率
5.25mmA型9.89mmB型18.58mmC型
1890-10070-90100
15.32 40-60 50-70 60-80 3.59 20-35 15-28 70-75 6.68 15-24 20-27 8-12 0.27 6-9 10-15 5-10 0.091 3-6 3-6 3-6 适宜厚度
2.0-2.5
2.2-2.8
2.1-2.7
表 4为Novachip 沥青混合料超薄磨耗层级配表，由表中数据可知，A 型级配所用集料的粒径较小，不能满足超薄磨耗层排水及空隙率的要求，故在B 、C 级配中选取较为合适的类型。

由于实验所用玄武岩的最大粒径为20mm ，故选择C 级配作为实验用级配，并将其分为三档料，其中第一、二档为玄武岩，第三档为石灰岩，填料为矿粉，粒径范围分别为：第一档17-20mm 、第二档5-16mm 、第三档0-5mm 。

通过率(%)
筛网孔径(mm)
图 1 超薄磨耗层级配曲线图
图 1 为超薄磨耗层级配曲线图，由图可得，随着筛网孔径的变大，其通过率也随之增大，当孔径大小为18mm 时通过率最大，达到级配的上限100%；当孔径为20mm 时，此时级配的下限到达最大值，为100%。

2.2 确定最佳沥青用量
实验拌和温度为160℃，压实温度为150℃，利用旋转压实仪压实成型，设置旋转压实次数为150次，得到如表 5 沥青混合料旋转压实实验结果所示。

由表中数据可得，在4种油石比下，试件的稳定度、空隙率等指标均符合相关技术要求，结合实际环境状况，将沥青胶结料含量为5%视为最佳沥青用量。

表 5 沥青混合料旋转压实实验结果
编号 油石比（%） 相对密度（g/cm 3） 流值（0.01mm ）
空隙率（%） 沥青饱和度（%） 矿料间隙率（%） 稳定度（kN ） 膜厚 （μm） 实际 理论 1 5.1 2.536 2.584 2.32 8.95 36.5 23.4 9.15 8.22 2 5.3 2.546 2.651 2.991 11.32 48.23 26.3 9.99 9.21 3 5.5 2.235 2.569 3.32 11.71 52.1 23.1 9.25 10.21 4
5.9
2.653
2.489
4.23
12.06
48.32
21.02
9.16
11.87
5 6.4 2.584 2.310 5.6212.3349.9222.049.2112.68
技术要求-实测计算 2.0-4.2≥1040-59≥20＞8.5≥9.9在温度为70℃，轮压1MPa条件下对沥青路面进行高温稳定性实验，实验结果如表6 Novachip沥青混合料车辙实验结果所示。

表6 Novachip沥青混合料车辙实验结果
编号平均温度(℃)t1(min)t2(min)d1（mm）d2(mm)DS(次
/mm)
DS均值(次
/mm)
169.95065 2.55 2.753250
3255 270.05065 2.78 2.953650
370.15065 2.66 2.912865
其中，t1、t2分别为实验起止时间，d1、d2为车辙深度，DS为动稳定度，由表可知，沥青混合料的动稳定度为3255次/mm，符合实验技术要求，说明油石比5%是合理的。

对沥青混合料进行谢伦堡沥青析漏实验，发现混合料的平均析漏损失率约为0.08%，满足实验技术要求，佐证了油石比5%的可行性。

3 Novachip超薄磨耗层路面性能评价
3.1降噪性能评价
对Novachip沥青混合料超薄磨耗层进行噪音检测，检测时实行全路段交通管制。

与原路面噪音比较，得到如表7 试验路段与原路面车外噪音对比所示。

表7 试验路段与原路面车外噪音对比
车速
噪音平均值/dB(A)噪音最大值/dB(A) Novachip路面原路面降噪值Novachip路面原路面降噪值
大车以100km/h行驶81.884.6-2.88893-5
小车以70km/h行驶72.177.8-5.77277-5
小车以100km/h行驶72.376.8-4.57185-14由表中数据可知，车外噪音，无论是平均噪音还是最大噪音，Novachip路面都比原路面要小很多，降低噪音效果明显。

3.2排水性能评价
表8 路面雨天观测对比表
降雨大小
车后水雾情况路表积水情况Novachip路面原路面Novachip路面原路面
大雨大量大量水雾无水膜存在水膜
中雨少量出现水雾无水膜存在水膜
小雨无少量水雾无水膜表面湿滑
在不同的降雨环境下对沥青混合料超薄磨耗层进行观察，得到如表8 路面雨天观测对比表，由表可知，通过将路表积水与车后水雾情况向对比，发现Novachip路面车后水雾并未出现明显减少，在大雨时未出现径流和水膜。

4 结论
本文基于相关理论研究，结合具体施工事例，通过实验的方式对Novachip沥青混合料超薄磨耗层的构成及其路面性能进行了分析研究，得到了以下结论：
（1）阐述了沥青的级配设计方法以及最佳用量，分析了混合料中沥青与矿料间的相互关系，得到了最佳的级配比，并利用旋转压实仪将沥青压实成型，得到了最佳的油石比，并确定了此油石比下最佳的饱和度以及矿料间隙率等，最后通过高温稳定实验以及谢伦堡析漏实验的验证，确定了5%油石比的可行性。

（2）对Novachip路面在降噪以及排水方面的效果进行了检测，通过与原路面噪音进行对比，发现无论是平均噪音还是最大噪音，Novachip路面均比原路面降噪效果好，Novachip路面排水能力要明显优于原路面。

参考文献
[1]邹晓勇.沥青路面节能减排养护技术碳排放定量评价[J].交通运输研究,2016,2(01):38-44.
[2]王斯倩,舒澄.NovaChip超薄磨耗层在江西高速公路养护工程中的应用[J].交通建设与管理,2014(22):183-185+188.
[3]邹友泉.昌九高速公路沥青路面预防性养护试验路段施工正式启动[J].交通标准化,2010(24):58.
[4]庄伟,李栋.预防性养护超薄磨耗层材料路用性能研究[J].石油沥青,2013,27(01):27-30.
[5]徐晓明.浅谈市政道路旧路改造施工技术[J].科技与企业,2012(13):230.
[6]张新波,刘长溪,马晓松.C型NovaChip超薄磨耗层在山东高速公路养护中的应用[J].中国公路,2012(S1):5-8.。