不同薄层罩面沥青混合料的试验及应用研究

2020年第6期北方交通—21—文章编号：1673-6052（2020）06-0021-05DOI：10.15996/ki.bfjt.2020.06.007
不同薄层罩面沥青混合料的试验及应用研究
杨有辉
（招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆市400067）
摘要：对常用四种级配类型的薄层罩面沥青混合料进行了配合比设计及路用性能的对比研究。

室内试验表明,相比于AC-13、SMA-13及OGFC-13级配类型的薄层罩®,Novachip（C型）薄层罩面的路用性能最佳，具备优异的高低温稳定性、水稳定性及抗滑性能。

工程应用表明，沥青路面在加铺Novachip（C型）罩面后，路面平整度高,横向力系数及构造深度分别提高了44%及66.7%，抗滑性能优异，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。

关键词：Novachip；超薄磨耗层;路用性能;工程实例
中图分类号：U414.03文献标识码：B
0引言
超薄磨耗层罩面是指在路面预防性养护或新建公路表面上铺筑一层15~25mm厚的耐久性超强路面表面层，可有效恢复旧路面的使用性能,增强其路面平整度及抗滑降噪性能,并具备降低雨天水雾与施工快捷等优点
国外已有研究表明:相比于微表处,薄层罩面可有效延长高速公路使用寿命6~8年,同时具备优异的排水及防滑降噪等优点卩勺。

国内于2003在广韶高速公路上铺筑了第_条试验路段并开展了大量研究。

何春木同研究发现，加铺Novachip（C型）罩面后的高速公路,抗滑性能得到了有效提高。

常至明E对高黏薄层沥青混合料罩面开展了相关研究，针对特定使用性能要求的路面进行了相应的配合比设计。

但已有研究多针对于特定种类的薄层罩面沥青混合料展开研究,缺乏不同种类薄层罩面性能之间的横向对比研究，缺乏施工指导性。

对常用的不同类型薄层罩面沥青混合料进行了配合比设计，对路用性能进行了对比研究。

并通过工程应用实例对薄层罩面沥青混合料实际应用效果进行了评价。

1室内试验
11试验材料
（1）沥青:选用壳牌SBS复合改性沥青，其主要性能参照相关规范标准⑷检测如表1所示。

表1SBS复合改性沥青主要性能指标
指标测值技术要求针入度（25X：）/0.1mm63工50
软化点/t87M60延度（5兀，5cm•min-1）/cm>41.8M20
布氏黏度（135t）/Pa•s 2.224W3
闪点/七327M230弹性恢复（25t）/%99.77M99.5
密度（15t）/g•cm" 1.0323实测
（2）集料
选用玄武岩碎石粗集料,参照规范标准国对相关性能进行检测如表2所示。

表2粗集料相关性能指标
检测项目实测结果技术要求
压碎值/%12.7W26
磨光值/BPN47$42
坚固性/% 1.3W12洛杉矶磨耗值/%10.9W28
细集料采用玄武岩人工砂，相关性能检测结果如表3所示。

表3细集料相关性能指标
检测项目实测结果技术要求
坚固性/% 6.3W12
砂当量/%81.4M60
表观相对密度 2.67M2.5
（3）矿粉:试验采用石灰岩磨细矿粉,对相关性能进行检测如表4所示。

—22—北方交通2020年第6期表4矿粉相关性能检测结果
检测项目实测结果技术要求
含水率/%0.62W1
表观相对密度/% 2.747M2.5
0.6mm100100
通过率/%0.15mm97.690〜100
0.075mm86.380-100
塑性指数/% 3.2<4
亲水系数0.73<1
12配合比设计
⑴级配设计
选用薄层罩面沥青混合料常用的OGFC-13、
SMA-13、AC-13及Novachip（C型）级配类型，4
类级配类型的设计级配如表5所示。

表54类薄层罩面沥青混合料设计级配
级配类型
0.075
通过下列筛孔（mm）的质量百分$/%
16 0.150.30.6 1.18 2.36 4.759.513.2
OGFC-134 5.47.69.51215.721370.294.8100 SMA-1310.311.8131619.120.42762.294.7100 AC-13 5.81013.71926.436.753.176.695.1100 Novachip（C型） 5.5 5.87.19.815.425.232.572.988.8100（2）最佳油石比
参照相关规范⑼进行马歇尔试验，求得4类薄层罩面沥青混合料的最佳油石比如表6所示。

表64类罩面沥青混合料最佳油石比下的体积指标
级配类型油石比
/%
空隙率矿料间隙沥青饱和密度
/g•cm-3
流值
/0.1mm
稳定度
/kN /%$/%度/%
OGFC-13 4.719.827.227.7 2.09734.87.8 SMA-13 5.8 3.817.378.5 2.42935.811.62 AC-13 4.5 3.614.4876.1 2.48337.416.64 Novachip（C型） 4.812.722.7644.98 2.25531.212.51 13试验方案
参照相应规范标准⑷制备4类罩面沥青混合料试件并分别进行车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔及冻融劈裂试验、抗滑性能及渗水性能试验，对路用性能进行对比研究。

2室内试验结果分析
2.1高温稳定性
分别制备4类罩面沥青混合料车辙板试件，每类制备三组平行试件，分别测定动稳定度及车辙深度,对比研究高温稳定性能，试验结果取平均值，试验时的温度为60七，荷载为0.7MPa o结果如表7所示。

由表7可知，四种沥青混合料的动稳定度均远远大于规范要求值,均具有较好的高温稳定性能。

表7车辙试验结果
检测类别OGFC-13SMA-13AC-13
Novachip
（C型）
规范要求
/mm
动稳定度/次.mm"7616755466188981$3000 60min车辙深度/mm 1.73 1.75 1.90 1.47-
动稳定度大小排序为:AC-13<SMA-13< OGFC-13<Novachip（C型）。

其中SMA-13型与OGFC-13的动稳定度相差不大，车辙深度大小排序同动稳定度。

相比于AC-13型沥青混合料, Novachip（C型）动稳定度提高了35.7%,车辙深度降低了22.6%,相关研究表明问沥青混合料矿料级配间嵌挤作用对高温稳定性影响较大（70%由骨架结构决定），试验结果亦表明相比于悬浮密实结构的AC-13型，骨架结构的OGFC-13、SMA-13及Novachip（C型）具备更优异的高温稳定性能，并且Novachip（C型）的高温稳定性能最佳。

2.2低温稳定性
分别制备4类罩面沥青混合料试件，采用MTS 试验机进行小梁弯曲试验对试件的低温稳定性能进行对比研究，试验的加载速率与温度分别为50mm/ min、-10七，试验结果如图1所75。

级配类型
图1小梁弯曲试验结果
由图1可知，四类罩面沥青混合料的低温破坏应变排序为：OGFC-13<AC-13<SMA-13< Novachip（C型）。

两种间断级配的Novachip（C型）与SMA-13试件破坏应变最大且相差不大,低温稳定性能最好，密级配的AC-13试件次之。

开级配的OGFC-13破坏应变最小，相比于Novachip（C 型）试件，破坏应变降低了25.8%，低温稳定性能最差，这是因为OGFC-13级配类型的空隙率大，其受车载作用达到应力松弛状态时的极限温度将降低,使得温度应力一定程度降低，
最终造成破坏应变的
2020年第6期杨有辉:不同薄层罩面沥青混合料的试验及应用研究
—23 —
降低。

2.3水稳定性
制备4类罩面沥青混合料试件分别进行浸水马
歇尔及冻融劈裂试验,综和试验结果对水稳定性能
进行评价。

（1）浸水马歇尔试验:每种级配的混合料分别
制备两组马歇尔试件，其中一组试件采用60T 的水 浴养护30min,另一组试件采用60T 的水浴养护 48h,试验结果如图2所示。

15
9°'9Q -■
589
AC-13
S.MA-13 OGFC-13 Novachip （C 型）
级配类型
图2浸水马歇尔试验结果
由图2可知，四类不同级配试件的残留稳定度
均满足规范要求的大于80%的要求，大小排序为: OGFC -13 < AC -13 < SMA - 13 < Novachip （C 型）。

其中Novachip （ C 型）的残留稳定度最大，达到了 92.1%，表明其具备优异的水稳定性能。

（2）冻融劈裂试验:首先将制备好的四种级配
类型的马歇尔试件分别进行室温水浴养护20min, 然后转移至90Kp 真空度的水浴中养护15min,再转 A -18%：的冰箱中养护16h,最后以25T 的水浴养
护2h 即可进行试验。

四类试件的试验结果如图3
所示。

度比均满足规范大于80%的要求，大小排序为: OGFC -13 < AC -13 < SMA - 13 < Novachip （C 型）。

其中Novachip （C 型）的冻融劈裂强度比最大，达到
T 91.14%，与浸水马歇尔试验所得结果相似，表明
其水稳定性能优异。

进一步分析可知,空隙率分别为3.8%及3. 6%
的SMA - 13与AC -13试件,两者的冻融劈裂强度
比相差不大，均为90%左右。

而空隙率分别为 19.8% 及 12. 8% 的 0GFC - 13 与 Novachip （C 型）试
件的冻融劈裂强度比差异较大，前者仅为85.61% , 后者达到了 91.14%。

表明混合料的空隙率在小于
12.8%的某个范围内，水稳定性能随空隙率的增大
而增大，一旦空隙率达到某一临界点,水稳定性能将
随空隙率的增大而减小。

2.4抗滑性能
分别制备4类罩面沥青混合料试件的车辙板试 件并室温养护48h,试件的抗滑性能采用铺砂法及
摆式摩擦系数仪分别测定试件的构造深度与摩擦系 数进行评定,试验结果如图4及图5所示。

（1）构造深度试验
由图4可知，四类不同级配试件的构造深度均 满足我国规范要求的大于0. 55mm 的标准，大小排
序为：AC - 13 < SMA - 13 < Novachip （ C 型）<
OGFC - 13。

其中OGFC - 13的构造深度最大，达到
T 1. 75mm 。

Novachip （ C 型）的构造深度与 OGFC - 13相当,构造深度达到了 1.67mm, Novachip （ C 型）
的构造深度相比于AC -13及SMA - 13级配类型, 分别提高了 132%及23%,表明其具备优异的抗滑
性能。

级配类型
2
-8-64'21-8'64
'2
o L 'L L °°0
口弓、翌:«绸製AC-13
级配类型
图3冻融劈裂试验结果
由图3可知，四类不同级配试件的冻融劈裂强
图4构造深度试验结果
混合料的空隙率越大,其构造深度也越大，路面 排水能力越强，这也是空隙率较大的Novachip （ C
—24—北方交通2020年第6期
型）与OGFC-13级配具备较大构造深度的主要原因，但级配碎石颗粒的均匀度在一定程度上也对构造深度有一定的影响。

（2）摩擦系数
四类不同级配试件的摩擦系数大小排序为：AC-13<OGFC-13<SMA-13<Novachip（C型）。

AC-13试件的摩擦系数最小，这是因为密实级配中的粗骨料在沥青胶浆与细骨料之间处于悬浮状态,不能相关嵌套形成稳定的骨架，内摩擦力相对也就越小。

而对于间断级配的Novachip（C型）与SMA-13试件及开级配的OGFC-13试件,它们的摩擦系数随粗集料的增多而降低，分析原因可以发现:一方面,粗集料在微观上的粗糙度相对较小;另一方面较多的沥青包裹在粗集料表面降低了其粗糙度。

图5摩擦系数测试结果
3工程应用
3.1工程概况
某高速公路于2012年3月建成通车，双向四车道,沥青路面的面层结构形式为:4cm AK-16A+ 5cm AC-201+6cm AC-251,该公路所处地区夏季高温天气频繁,常年多雾，货车通行量较大（达到了75%），超载现象严重。

2018年3月对该高速公路采用加铺Novachip（C型）罩面沥青混合料的形式进行了预防性养护,Novachip（C型）沥青混合料的相关配合比设计同室内试验，施工现场油石比取4.8%。

3.2施工前后性能检测
参照相关规范皿，对该公路K105+950~ K115+100路段加铺Novachip（C型）罩面前后的相关性能进行了对比检测,检测结果如表8所示。

表8表0|,K1O5+95O~K115+1OO路段加铺
表8施工前后性能检测结果
检测类别施工前施工后平整度/（m/km）- 1.45
渗水系数/(ml/min)13.91562.5
构造深度/mm0.87 1.45
横向力系数47.568.4 Novachip（C型）罩面后，路面平整度高，横向力系数及构造深度分别提高了44%及66.7%，抗滑性能优异，同时由于Novachip（C型）罩面与原路面之间铺筑有封水作用的粘结层,通过加铺层下渗的水将流向道路两侧排出,避免了水分渗入下层路面结构中及雨天路面水雾的产生，提高了路面使用寿命及雨天行车安全。

4结论
（1）四类罩面沥青混合料的高温稳定性能排序为:AC-13<SMA-13<OGFC-13<Novachip（C 型）。

其中,SMA-13与OGFC-13沥青混合料的动稳定度相差不大。

相比于AC-13型沥青混合料,Novachip（C型）沥青混合料的动稳定度提高了35.7%，车辙深度降低了22.6%。

（2）四类罩面沥青混合料的低温破坏应变排序为:OGFC-13<AC-13<SMA-13<Novachip（C 型）。

两种间断级配的Novachip（C型）与SMA-13试件破坏应变最大且相差不大,低温稳定性能最好。

（3）四类罩面沥青混合料的残留稳定度均满足规范要求的大于80%的要求,大小排序为:OGFC-13<AC-13<SMA-13<Novachip（C型）。

Novachip（C型）的残留稳定度最大,达到了92.1%,水稳定性能最好。

（4）四类罩面沥青混合料的冻融劈裂强度比均满足规范要求的大于80%的要求，大小排序为：OGFC-13<AC-13<SMA-13<Novachip（C型）。

其中Novachip（C型）的冻融劈裂强度比最大，达到了91.14%。

（5）四类罩面沥青混合料的构造深度大小排序为：AC-13<SMA-13<Novachip（C型）<OGFC-13；摩擦系数大小排序为：AC-13<OGFC-13< SMA-13<Novachip（C型）。

（6）综合室内试验研究成果，建议工程中选用Novachip（C型）薄层罩面。

工程应用表明：沥青路面在加铺Novachip（C型）罩面后,路面平整度高,横
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向力系数及构造深度分别提高了44%及66.7%，抗滑性能优异；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。

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Test and Application of Asphalt Mixtures with Different Thin Overlays
YANG You-hui
(China Merchants Chongqing Transportation Research&Design Institute Co.,Ltd.,Chongqing400067,China)
Abstract The mix design and pavement performance of four kinds of commonly used thin一layer overlay asphalt mixtures were boratory tests show that compared with AC一13,SMA一13and OGFC一13 graded thin一layer overlays,Novachip(C)thin一layer overlays have the best road performance,excellent high and low temperature stability,water stability and anti一skid performance.The engineering application shows that the asphalt pavement with Novachip(C)overlay has high smoothness,44%and66.7%increase in lateral force coefficient and structural depth respectively,and excellent anti-skid performance・At the same time,the asphalt pavement has good drainage performance,which can effectively avoid the occurrence of water mist in rainy days and improve driving safety in rainy days.
Key words Novachip；Ultra一thin wearing course；Road performance；Engineering example
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Abstract In view of the shortcomings of large workload and low efficiency of manual identification of defects in the existing bridge detection,this paper summarizes the application of machine learning in the detection of RC bridge diseases,taking reinforced concrete(RC)bridge as the object.This paper reviews three aspects of the existing bridge disease detection methods,machine learning methods,and the application progress of machine learning in RC bridges・The research shows that the disease detection method based on deep learning can automatically extract features from the disease image,realize the classification and location of the disease,and provide a disease automatic detection scene,which is conducive to the intelligent management and maintenance of the bridge・
Key words Reinforced concrete bridge；Machine learning；Bridge detection；Deep learning；Bridge
diseases。