Novachip超薄磨耗層技術(shù)在南京機場高速路面養(yǎng)護工程中的應(yīng)用

1、Novachip超薄磨耗層技術(shù)在南京機場高速路面養(yǎng)護工程中的應(yīng)用The application of Novachip thin wear layer technology in the maintenance of Nanjing Airport Expressway 黃榮華1 呂東生2（1. 江蘇省交通科學研究院 南京211112 2.中交集團第一公路工程局二公司 北京100024）摘要：Novachip是以NovaBond為粘結(jié)層，使用特殊的間斷級配的熱拌瀝青混合料并采用專用設(shè)備進行施工的一種超薄磨耗層技術(shù)。其特點是表面抗滑性好、減少雨天水霧及水膜、噪音低、施工速度和開放交通快，低造價，

2、可以延長路面的使用壽命。特別適合于解決輕微車轍、裂縫等路面病害問題，結(jié)合南京機場高速Novachip超薄磨耗層施工，在混合料設(shè)計、施工工藝等方面進行介紹。Abstract: Novachip is a ultrathin wear layer technology which utilizes NovaBond as bonding layer plus particular continuous gradation of hot mix asphal and adopts specialized equipment in the process of construction. It fea

3、tures good surface anti-skid performance, rainy day spray and water film decrease, low noise, quick construction speed and easy open-to-traffic, low cost and road surface service life expansion. Novachip is especially fit for solving road surface problems such as slight rut and cracks. The thesis ma

4、kes an introduction of Novachip in terms of asphalt designing, construction craft and so on, in combination with Novachip ultrathin wear layer construction of Nanjing Airport Expressway.關(guān)鍵詞：Novachip超薄磨耗層；預防性養(yǎng)護；配合比設(shè)計；施工工藝。Key words: Novachip ultrathin wear layer; preventive maintenance; mix proportio

5、n designing; construction craft1概述隨著我國的高速公路的發(fā)展，公路瀝青路面在長期的交通荷載與氣候等條件影響下，路面的性能逐漸減退，為保持其具有良好的使用性能和延長它的服務(wù)年限，進而需要對路面在各個養(yǎng)護階段實施不同的養(yǎng)護措施來進行路面性能養(yǎng)護，而就路面養(yǎng)護本身來說，預防性養(yǎng)護更為重要，相對于修正性養(yǎng)護，預防性養(yǎng)護更為經(jīng)濟，其對交通及環(huán)境的影響小，Novachip超薄磨耗層技術(shù)就是其中的一種。南京機場高速公路全長28.756公里，于1997年6月建成通車。路線北起南京繞城公路花神廟互通，南至南京祿口國際機場，是省會南京連接祿口國際機場、寧杭高速公路、寧高高速公路和江

6、寧國家經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的重要快速通道。通車十幾年來，在交通量、環(huán)境等因素的綜合作用下，路面使用性能出現(xiàn)了一定程度的衰減，本項目針對K5+000K28+756路段實施Novachip罩面，以改善路面破損狀況，提高路面的使用性能。2 Novachip技術(shù)簡介NovaChip改性超薄磨耗層系統(tǒng)一種針對交通負載大、路面性能要求高的高等級道路的路面解決方案。NovaChip改性超薄磨耗層系統(tǒng)主要應(yīng)用于高等級瀝青或水泥路面的預防性養(yǎng)護和輕微病害的矯正性養(yǎng)護，也可以作為新建道路的表面磨耗層，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。NovaChip是將 1525mm 厚的 NovaBinderT

7、M(斷級配改性熱瀝青) 混合料攤鋪在 NovaBondTM （聚合物改性乳化瀝青粘層）上。使用專用設(shè)備 NovaPaver 進行施工。特種改性乳化瀝青粘結(jié)層 NovaBondTM噴灑與改性熱瀝青混合料 NovaBinderTM攤鋪同時進行，經(jīng)壓路機壓實以后一次成型。殼牌獨特設(shè)計的改性乳化瀝青 NovaBondTM優(yōu)異的粘結(jié)性能避免了以往薄層罩面存在的風險，NovaBinderTM改性瀝青混合料最大程度地發(fā)揮了熱瀝青混合料的各項優(yōu)勢。通常 NovaChip系統(tǒng)主要可以解決如下路面問題： 路面出現(xiàn)輕微到中等病害，需要經(jīng)濟有效的養(yǎng)護，以改善路用性能，延長使用壽命； 路面光滑，摩擦系數(shù)不夠或路面紋理深

8、度不足，需要改善行駛質(zhì)量； 路面出現(xiàn)輕度裂縫，輕微剝落等情況，需校正表面缺陷； 行駛過程中路面噪音過大，需要減少路面-輪胎噪聲； 路表面橫向排水不暢，需要改善表面排水等。3、Novachip技術(shù)南京機場高速配合比設(shè)計本項目NovaChip目標配合比設(shè)計采用Superpave旋轉(zhuǎn)壓實成型方法，體積性能指標的計算方法同美國Superpave瀝青混合料設(shè)計標準（AISP-2）。3.1 原材料3.1.1集料NovaChip超薄磨耗層作為表面層，直接承受交通荷載，首先要滿足耐磨耗的要求?？鼓ズ男阅艿某Ｒ?guī)評價方法通常包括洛杉磯法和狄法爾法兩種，其中粗集料洛杉磯磨耗損失是集料使用性能的重要指標，它與瀝青路面

9、的抗車轍能力、耐磨性、耐久性密切相關(guān)。磨耗損失小的集料往往堅硬，耐磨，耐久性好。軟弱顆粒含量多、風化嚴重的石料經(jīng)過磨耗試驗，粉碎嚴重，此指標很難通過。因此，該指標是優(yōu)選石料的依據(jù)之一。對于NovaChip系統(tǒng)，由于采用間斷級配設(shè)計，對粗集料嵌擠能力要求高，磨耗損失的要求更有所提高，在滿足洛杉磯磨耗的要求下，還必需進行微狄法爾磨耗試驗。試驗結(jié)果如表1所示。表1 粗集料微狄法爾磨耗試驗結(jié)果指標單位試驗結(jié)果技術(shù)指標試驗方法微狄法爾磨耗損失 不大于%6.3918ASTM TP 58-003.1.2改性瀝青NovaBinderTM為NovaChip®系統(tǒng)專用改性瀝青，必須滿足表2所示的質(zhì)量技術(shù)

10、要求，本次試驗用瀝青膠結(jié)料性能檢測結(jié)果見表2。表2 NovaBinderTM技術(shù)要求試驗項目檢測結(jié)果試驗方法規(guī)范針入度, 25,100g,5s, 0.1mm57T 06042000ASTM D550 Min軟化點TR&B, 88.3T 06062000ASTM D3675 Min密度15, g/cm31.030T 06031993ASTM D70實測延度 5, 5cm/min, cm26T 06051993ASTM D-11320 Min48h離析, 1.0T 06612000ASTM D59762 Max旋轉(zhuǎn)粘度 135, Pa.s2.138T 06252000ASTM D44023

11、 Max測力延度比4, 5cm/min,50-ASTM D22630 Min彈性恢復 25, 95T 06622000ASTM D6084-9790 Min旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗殘留物163,75min質(zhì)量損失0.05T 06101993ASTM D28721 Max針入度比71T 06042000ASTM D560 Min5,延度5cm/min,cm17.5T 06051993ASTM D-11315 Min3.1.3改性乳化瀝青NovaBondTM NovaBondTM為NovaChip®系統(tǒng)專用改性乳化瀝青，采用特殊的配方進行設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)熱混合料層和下承層的有效粘結(jié)。其性能必須滿足

12、表3所示的質(zhì)量技術(shù)要求。表3 NovaBondTM質(zhì)量技術(shù)要求試驗項目檢測結(jié)果試驗方法規(guī)范賽波特粘度試驗25, s45ASTM D244T 0623199320100儲藏穩(wěn)定性試驗24h, %0.2ASTM D244T 065619931.0 Max篩上剩余量試驗1，%0.03ASTM D244T 065219930.05 Max蒸餾固含量試驗 %65.3ASTM D244-65.0 Min蒸餾后石油餾分%0.8ASTM D244-2.0 Max破乳速度 35ml, 0.8%, 氣溶膠 OT %35ASTM D244-40 min蒸餾殘留物性能試驗針入度, 25,100g,5s, 0.1mm8

13、1ASTM D5T 0604200060150溶解度, 三氯乙烯77ASTM D2042T 0607199397.5 Min彈性恢復%, 1099.36AASHTO T301-60 Min1備注：如果現(xiàn)場施工效果良好，可以不進行篩上剩余量試驗。3.2 配合比設(shè)計鑒于路面設(shè)計厚度為 2cm，且原材料中 1015mm 粗集料偏粗，混合料目標設(shè)計按照 NovaChip® Type B級配范圍要求進行級配設(shè)計。設(shè)計級配下各檔礦料比例如表3-4所示，級配曲線如圖2所示，各檔礦料通過率見表4。表4 設(shè)計級配下各檔料比例 礦料混合料類型510mm03mm礦粉NovaChip® Type

14、B73243圖1 NovaChip TYPE B型級配曲線表5 混合料設(shè)計級配篩孔尺寸(mm) 混合料類型12.59.54.752.361.180.60.30.150.075Type B10099.432.623.515.510.57.45.84.9級配范圍10085-100253523301222816612510473.3 最佳瀝青用量根據(jù)設(shè)計級配下各檔料的組合狀況及以往經(jīng)驗，確定初始瀝青用量為4.8%。瀝青混合料的壓實溫度根據(jù)瀝青的粘溫曲線確定，本次試驗室內(nèi)拌和溫度為：170；壓實溫度為：165。采用旋轉(zhuǎn)壓實儀成型，旋轉(zhuǎn)壓實儀的單位壓力為600Kpa，設(shè)定旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)為100次。根據(jù)“瀝

15、青及瀝青混合料試驗規(guī)程”中T0711的方法測試混合料在瀝青用量為4.8%時的理論最大相對密度為2.611 。采用四種瀝青用量在設(shè)計壓實次數(shù)下成型試件，瀝青膠結(jié)料用量分別為：4.0%、4.4%、4.8%、5.2%。各瀝青用量下混合料的壓實特性和體積特性見表6所示：表6 不同瀝青用量下混合料體積性質(zhì)瀝青用量設(shè)計壓實次數(shù)下油膜厚度(m)空隙率（%）VMA(%)VFA(%4.018.826.829.99.54.417.226.234.310.54.816.426.337.411.65.215.025.841.812.6建議技術(shù)要求10202545>9.0綜合 NovaChip®體積性能

16、的建議要求及最小油膜厚度要求，確含量為 4.7%是比較合理的，此時各項體積建議指標見表7表7 4.7%瀝青用量下混合料體積性質(zhì)瀝青用量設(shè)計壓實次數(shù)下油膜厚度(m)空隙率（%）VMA(%)VFA(%)4.716.726.336.511.3推薦 NovaChip TYPEB混合料的NovaBondTM乳化瀝青噴灑量為0.88kg/m2，而準確的灑布量必須根據(jù)現(xiàn)場原路面的情況進行調(diào)整。瀝青析漏試驗是德國謝倫堡研究所為瀝青瑪蹄脂碎石混合料的配合比設(shè)計而提出的，是專門用來確定SMA瀝青用量的一種試驗方法，通過該試驗確定瀝青混合料中有無多余的自由瀝青及瀝青瑪蹄脂的數(shù)量，進而確定最大瀝青用量。由于NovaC

17、hip®有最小油膜厚度的要求（較常規(guī)要求的油膜厚度大），需要較多的瀝青，但瀝青用量不能超過礦料的表面積所能吸附的最大瀝青用量，否則就產(chǎn)生多余的自由瀝青，引起混合料強度下降和瀝青上泛，影響構(gòu)造深度和高溫穩(wěn)定性。因此必須進行析漏試驗對膠結(jié)料的最大瀝青用量進行檢驗。表8 瀝青析漏試驗瀝青用量單位試驗結(jié)果技術(shù)指標試驗方法4.7%0.010.1AASHTO3.4 混合料性能為了檢驗設(shè)計級配下瀝青混合料的抗水損害的能力，按照改進的 AASHTO T283（也可參照國標 T0729-2000）試驗方法對混合料進行水穩(wěn)定性檢驗，試驗結(jié)果如表 9所示。試驗結(jié)果表明，該混合料的抗水損害能力滿足設(shè)計要求。

18、 表9 凍融劈裂試驗結(jié)果混合料類型條件劈裂強度（MPa）非條件劈裂強度（MPa）TSR（%）技術(shù)要求NovaChip®TYPE B0.6330.78580.6>80%原材料中1015mm粗集料偏粗,且路面設(shè)計厚度由原來的2.5cm變更為2cm，建議該項目級配采用NovaChip®TYPE B型。按照NovaChip®系統(tǒng)的設(shè)計標準進行了混合料配合比設(shè)計，設(shè)計級配符合NovaChip®TYPE B的要求，最佳瀝青用量為4.7%(油石比為 4.93%)，在此條件下混合料的體積指標和油膜厚度均滿足NovaChip®系統(tǒng)的設(shè)計要求。析漏試驗結(jié)果也

19、表明，混合料中無多余的自由瀝青，最佳瀝青用量合適。水損害試驗結(jié)果表明，混合料的抗水損害性能滿足相關(guān)標準要求。4、NovaChip施工工藝4.1混合料生產(chǎn)在施工作業(yè)前，對原材料進行各項技術(shù)指標檢測，以確保各項性能滿足Novachip超薄磨耗層系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)要求；根據(jù)工藝要求，對混合料進行配合比設(shè)計，并確定系統(tǒng)混合料的最佳油石比。 4.2運輸攤鋪瀝青加熱溫度控制在165175之間，并設(shè)置自動保溫系統(tǒng)。礦料加熱溫度 180190，混合料的出場溫度 170185，并規(guī)定拌和器的每盤拌和時間4550秒之間。運料車每次使用前后必須清掃干凈，在車廂板上涂一薄層防止瀝青粘結(jié)的隔離劑或防粘劑，且不得有余液積聚在

20、車廂底部。從拌和機向運料車上裝料時，應(yīng)多次挪動汽車位置，平衡裝料，以減少混合料的離析。運料車運輸混合料宜用帆布覆蓋保溫、防雨、防污染。 4.3攤鋪改性乳化瀝青粘層灑布與混合料攤鋪幾乎同時進行；改性乳化瀝青膜在6085的溫度下噴灑；熱瀝青混合料攤鋪在改性乳化瀝青噴灑后3秒鐘內(nèi)進行；消除了一般熱拌混合料先灑布粘層待粘層乳化瀝青破乳后再攤鋪混合料期間出現(xiàn)的污染4.4碾壓NovaChip系統(tǒng)碾壓必須在路面溫度降至90之前進行，終壓溫度不低于120。采用13噸的雙鋼輪壓路機碾壓三次；壓路機不能靜止停留在剛剛攤鋪好熱瀝青混合料表面上，必須NovaChip攤鋪后立刻進行壓實；壓路機必須維護良好，具備操作穩(wěn)定

21、性，裝備有皂液水添加系統(tǒng)和刮板，從而防止新攤鋪熱瀝青混合料粘在碾壓輥上；碾壓通常以靜態(tài)方式進行。 4.5質(zhì)量控制標準及工程實效 對于混合料級配礦料規(guī)格應(yīng)符相關(guān)規(guī)范的要求。同時需要隨時對新鋪路面外觀進行目測，表面必須平整密實，不得有輪跡、裂縫、油包、離析等現(xiàn)象。接縫必須緊密平順，無跳車。 此外，瀝青混合料的拌和、攤鋪、碾壓、開放交通溫度檢測均需符合相應(yīng)技術(shù)要求。由上述各項指標的檢測結(jié)果可以看出，各項指標驗收測值均能滿足技術(shù)標準的要求，說明施工的質(zhì)量得到了有效的控制；而在通行后的測試結(jié)果均比原路面的各項指標有明顯的提高，這表明Novachip 超薄磨耗層有效的改善了原路面的行駛性能，達到了工程施工的目的。 5、南京機場高速NovaChip相關(guān)檢測數(shù)據(jù)5.1抗滑性能分析 從表10中可以看出，近60%的粗集料使用量使得Novachip超溥磨耗層有著良好的抗滑性能。表10 抗滑指標的檢測及比對結(jié)果檢測時間擺值/BPN構(gòu)造深度/mm措施段對比段措施段對比段施工前46.847.10.570.65施工后58.946.60.820.68規(guī)范要求450.555.2機場平整度公里值對NovaChip實施前后路面平整度狀況進行了對比分析，如圖2所示，從圖中可以看出，NovaChip實施后路面平整度IRI改善效果較為明顯。圖2 平整度狀況5.3噪音測試由表12可以看