1、NOVACHIP 超薄磨耗层在湖北京珠高速公路养护中的应用点击数：99 2009/06/22 孙柏林 周丹【摘 要】超薄磨耗层（Novachip)技术是一种新型的预防性养护技术，主要适应于交通量大、路面性能要求高的高等级路面的预防性养护，具有改善平整度、抗滑、耐磨、降噪等特点，且施工简单、快捷、可靠，耐久性好。本文从材料选择、混合料设计、施工工艺和跟踪检测介绍了超薄磨耗层在湖北京珠高速公路武汉段预防性养护中的应用成果。【关键词】Novachip 超薄磨耗层 预防性养护 间断级配沥青路面在交通荷载与气候影响的作用下，随着时间的推移，路面状况服务能力将逐渐的恶化，为了保持其具有良好的使用性能和延长
2、其服务寿命，需要对路面在各个不同的阶段采用不同的养护措施进行养护。预防性养护是在针对沥青路面在路况较好或很好而没有结构破坏时进行的一种养护手段，主要是为了防止路面早期破坏和延迟路面破坏的进程而采取的措施，其目的是延缓路面的破坏率，增加路面的使用寿命。NOVACHIP 超薄磨耗层技术是一种新型的预防性养护技术，主要适应于交通量大、路面性能要求高的高等级路面的预防性养护或轻微病害的矫正性养护，也可以用于新建道路的表面磨耗层，是一种超长耐久的表面层，具有抗滑、抗车辙、抗磨耗、降噪等特点，且施工简单、快捷、可靠。NOVACHIP 超薄磨耗层技术在我省于 2007 年首次在湖北京珠高速公路沪蓉段预防性养
3、护中得到初步应用，并取得了良好的效果。1 项目背景湖北沪蓉高速公路武汉段（郑店-豹懈段），是连接武黄高速公路和京珠高速公路的连接线，迄今为止已通车近 6 年。近年来，随着渠化交通的日益加剧及使用年限的增加，该路面出现了大面积的松散、坑槽，局部出现裂缝和翻浆，导致路面整体性能降低。检测结果表明，该路段大部分病害只发生在表面层，中、下面层基本完好，上面层的现场空隙率较高（59%）。基于检测结果，分析认为上面层沥青混合料由于粗集料偏多、矿料与沥青的粘附性能不好、现场空隙率较大，是导致面层混合料在行车荷载、水、老化的综合作用下容易产生松散、坑槽的主要原因。考虑到目前该路段整体结构性能较好，病害大部分仍
4、只发生在表面层，湖北省京珠高速公路管理处对这一段主要采用预防性养护的措施进行养护，并首次在湖北省引进了 NOVACHIP 超薄磨耗层技术，在沪蓉段 K27900k30+800双向进行了铺筑。2 Novachip 超薄磨耗层技术特点Novachip 超薄磨耗层是将厚 1525cm 厚的 NovaBinder(间断级配改性热沥青)混合料摊铺在一层 Novabond 膜(聚合物改性乳化沥青粘层)上。使用专用设备 Novapaver 进行施工。特种改性乳化沥青粘结层 NovaBinder喷洒与改性热沥青混合料摊铺同时进行,经压路机压实以后一次成型。壳牌独特设计的改性乳化沥青 Novabond 优异的粘
5、结性能充分避免了薄层辊面存在的风险,NovaBinder 改性沥青混合料最大程度地发挥了热沥青混合料的各项优势。通常 Novachip 系统主要可以解决如下路面问题:(1)路面出现轻微到中等病害,需要经济有效的养护,以改善路用性能,延长使用寿命;(2)路面光滑,摩擦系数不够或路面纹理深度不足,需要改善行驶质量;(3)路面出现轻度裂缝,轻微剥落等情况,需校正表面缺陷;(4)行驶过程中路面噪音过大,需要减少路面-轮胎噪声;(5)路面表面横向排水不畅,需要改善表面排水等。3 NovaChip 混合料材料设计NovaChip 由 NovaBond（聚合物改性乳化沥青）和热拌沥青混合料（间断开级配）组成
6、的路面结构体系，作为抗滑表层必须满足抗滑和粘结的要求，为此材料的选择十分关键。针对湖北沪蓉高速公路武汉段的环境、气候、交通特点，本项目进行了详细材料的设计和路用性能验证。3.1 原材料技术指标3.1.1 沥青沥青混合料结合料和粘结料采用壳牌针对 Novachip 系统专门研制的Novabind 专用改性沥青和 Novabond 专用改性乳化沥青，改性乳化沥青要求有较高的固含量，且蒸发后沥青有较高的弹性和柔韧性，以保证实施整体的功能。技术要求及检测结果见下表：表 1 NovaBinder 改性沥青的检测结果试验 方法 检测结果 规范针入度, 25,100g,5s, 0.1mmT 0604 200
7、0 50 50软化点 TR&B, T 0606 2000 86.5 65密度 15, g/cm 3 T 0603 1993 - 实测延度 5, 5cm/min, cm T 0605 1993 34 2048h 离析, T 0661 2000 1.1 2旋转粘度 135, Pa.s T 0625 2000 2.2 3测力延度比 4, 5cm/min, - 0.3弹性恢复 25, T 0662 2000 90 70质量损失 T 0610 1993 -0.02 1.0针入度比 T 0604 2000 85 60旋转薄膜加热试验残留物163, 75min 延度 5, cm T 0605 1993 19
8、 15表 2 NovaBond 改性乳化沥青的检测结果试验 试验方法 检测结果 规范赛波特粘度试验 25, s T 0623 1993 45.2 20100储藏稳定性试验 24h, % T 0656 1993 0.5 1.0 筛上剩余量试验 1% T 0652 1993 0.01 0.05蒸馏固含量试验 2% ASTM D244 65 63.0 蒸馏后石油馏分% ASTM D244 - 2.0 破乳速度35ml, 0.02 N, CaCl2, ASTM D244 4035ml, 0.8%, 气溶胶 OT ASTM D244-40蒸馏残留物性能试验 针入度, 25,100g,5s, 0.1mmT
9、 0604 2000 88 60-150溶解度, 三氯乙烯 T 0607 1993 98.2 97.5 延度 10, 5cm/min, cm T 0605 1993 50 40弹性恢复%, 10 70 602备注：改性乳化沥青进行试验时，必须达到最高温度 2005并保持 15 分钟。3.1.2 石料Novachip 要求碎石干净、坚硬、耐磨、耐久性好，通常采用洛杉矶和狄法尔两种方法来评价，必须同时符合要求。试验采用湖北京山的玄武岩碎石，具有较高的强度和耐磨性能，检测结果见下表：表 3 集料检测结果指标 单位 试验结果 技术要求狄法尔磨耗损失 % 12 18压碎值 % 17.5 22洛杉矶磨耗
10、% 18.5 253.2 混合料的级配Novachip 混合料为间断开级配沥青混合料，该项目通过级配比选，最终确定采用 Novachip Type C 级配范围要求进行级配设计，最终合成级配及级配范围见下表：表 4 Novachip 混合料的级配设计（Type C）尺寸（mm）类型13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075Type C 93.1 61.0 33.1 29.2 22.0 16.811.4 7.4 5.0级配范围8510060802838253215231018813610 473.3 最佳油石比的确定采用旋转压实成型法成型试件，单位压力为
11、 600Kpa，设定旋转压实次数为 100 次，拌和、压实温度根据粘温曲线测定。成型前先预估初始沥青用量（4.7%），然后变化+0.5%，进行试件的成型，进行压实特性与体积特性的测定，结果见下表：表 5 Novachip 不同沥青用量下混合料的体积指标沥青用量 空隙率 （%） VMA（%） VFA（%） 油膜厚度（）4.2 13.2 22.4 40.8 8.24.7 11.7 22.0 47.1 9.35.2 9.5 21.2 55.2 10.45.7 7.9 21.0 62.1 11.54.8 11.3 22.0 48.4 9.5建议技术要求 10 20 35-55 9.0综合 Novach
12、ip 体积特性建议技术要求，初步确定最佳油石比为4.8%，并进一步进行沥青析漏试验（AASHTO T305-97）和水稳定性（AASHTO T283）试验检验。3.4 性能验证采用 4.8%的油石比成型混合料进行析漏试验和水敏感性试验，结果见下表：表 6 Novachip 在最佳沥青用量下的性能验证沥青用量 试验项目 单位 试验结果 技术要求4.8% 析漏试验 析漏损失 （%） 0.07 0.14.8% 水敏感性试 验 TSR（%） 93.1 80从性能验证的结果来看，采用 4.8%的油石比是适合的，混合料无多余的自由沥青，具有较好的抗水损害能力。混合料析漏指标和水敏感试验结果符合 NovaC
13、hip 系统的技术要求。4 Novachip 超薄磨耗层施工虽然 Novachip 施工方便迅速，混合料拌和、摊铺与普通沥青混合料基本一样，碾压更容易，但是也要注意以下几个关键环节。4.1 原路面的处理Novachip 厚度仅有 2.5cm，受车辆轮胎直接作用，它与基层粘结强度和基层承载力是影响其使用寿命的关键因素，为此，Novachip 施工前应彻底处理旧路面的质量缺陷，消除质量隐患。切除坑槽、块裂、松散以及拥包等病害后采用热拌沥青混合料恢复，对路面裂缝进行清理和灌缝，确保路面结构完整，承载力满足使用要求。试验段原路面技术状况较好，局部位置有轻微的纵、横向裂缝。Novachip 施工前，对待
14、施工路段采用人工仔细处理清扫，对原路面出现的裂缝进行开槽灌缝后，采用高压风机清扫路面及缝隙内的灰尘和杂物，使路面保持干净，并开始进入下一道工序。4.2 NovaChip 拌和生产正式施工前需对拌和机的计量系统进行校准，保证计量的准确对机械传动和传送部分进行检修和润滑，保证生产的稳定和连续对除尘设备进行检修及对需要更换的耗件进行更换；本次施工拌合站为 2000 型，筛孔的设置为 3.0mm、5mm、11mm、15mm 各一片，同时对生产配合比进行验证，以保证正式生产时有良好的级配。施工温度控制为：（1）石料加热温度180190；（2）沥青加热温度 165175；（3）拌和温度170180；（4）
15、有效拌和时间 30s45s。4.3 NovaChip 摊铺碾压 NovaChip 采用专用的 Novapaver 进行摊铺，采用 20m/min 左右的摊铺速度进行一次性完成 NovaBond 的喷洒和 NovaChip 混合料的摊铺，喷洒和混合料的摊铺的间隔时间不大于 5s。NovaBond 在 6080的温度下喷洒，最终通过现场确定喷洒量为 0.91.0L/m2。沥青混合料摊铺温度约为150170，在 NovaBond 喷洒后摊铺, 热沥青混合料摊铺在所有NovaBond 喷洒表面上，并由电加热的振动熨平板进行熨平。NovaChip 碾压的目的不是保证压实度，而是实现嵌挤稳定的状态，采用
16、12T 的 HAMM双钢轮压路机紧跟着 Novapaver 进行静压，压实次数不少于三次，以保证Novchip 混合料达到嵌挤稳定。等到路面降低至 50以下后开放交通。图 1 Novachip 混合料的碾压 图 2 碾压完毕Novachip 的表面5 跟踪检测与观测为了对比 NovaChip 预防性养护技术对路面的行使性能的改善作用，项目组分三阶段对路面进行了现场检测，第一阶段是对超薄磨耗层施工前路面进行检测，第二阶段是超薄磨耗层路面铺筑完毕后 7 天检测，第三阶段是超薄磨耗层通行月 4 个月后再进行的跟踪检测。包括构造深度、渗水系数、摩擦系数、平整度，以及噪音等，对比检测结果见下表：表 7
17、原路面与 NOVOCHIP 实施后现场检测结果检测项目 原路面 铺磨耗层 通行 4 个月后 平整度（mm）1.588 1.203 1.201抗滑值（BPN） 60 66.5 62.5构造深度（mm） 0.81.3 1.25渗水系数（ml） 不渗水 500 500表 8 对比噪音检测结果路面结构 桩号 测定时速（KM/h） 测定结果（分贝）Superpave-12.5 沪蓉向 K3 80 80.7微表处(MS-2) 沪蓉向 K6 80 82.2超薄磨耗层 沪蓉向 K29 80 79.0结果表明，实施 Novachip 超薄磨耗层后，比原路面在平整度、抗滑、降噪以及结构排水方面都有明显的提高，有效
18、的改善原路面的行驶性能。6 结语和注意事项通过沪蓉高速公路武汉段的施工过程试验检测及后期观测，可得到以下结论：（1）Novachip 超薄磨耗层技术是一种功能完善的预防性养护技术方案，适用于路面技术要求高的高等级公路的预防性养护。（2）NovaChip 厚度仅有 2.5cm，只宜作为功能层使用，为此必须对原路面松散、坑槽、翻浆、裂缝等病害进行处治，并将原路面杂物清理干净，确保层间粘接性能和下承层强度满足要求。（3）Novachip 超薄磨耗层能有效的提高路面的抗滑性能，改善路面的平整度，降低路面的噪音，并具有结构排水的特点。（4）Novachip 超薄磨耗层的配合比设计与普通热拌沥青混合料不相同，应用过程中原材料的选择和配合比设计是关键，同时对施工关键工艺需进行严格，以保证施工质量。总之，超薄磨耗层路面维修具有改善路面平整度、抗滑、耐磨、施工工期短、开放交通早、降噪、施工中不影响正常交通的优点,能够快速改善道路的行驶状况，符合现代高速公路快速养护发展的方向。（作者单位：湖北省京珠高速公路管理处）参考文献：1 NovaChip 系统设计施工指南。2 JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范S.3 JTJ052-2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程S.
