超薄磨耗层技术在南京机场高速路面养护工程中的应用

1、 可修改 欢迎下载 精品 Word 可修改 欢迎下载 精品 Word 可修改 欢迎下载 精品 WordNovachip超薄磨耗层技术在南京机场高速路面养护工程中的应用The application of Novachip thin wear layer technology in the maintenance of Nanjing Airport Expressway 黄荣华1 吕东生21. 江苏省交通科学研究院 南京211112 2.中交集团第一公路工程局二公司 北京100024摘要：Novachip是以NovaBond为粘结层，使用特殊的间断级配的热拌沥青混合料并采用专用设备进行施工的一

2、种超薄磨耗层技术。其特点是外表抗滑性好、减少雨天水雾及水膜、噪音低、施工速度和开放交通快，低造价，可以延长路面的使用寿命。特别适合于解决轻微车辙、裂缝等路面病害问题，结合南京机场高速Novachip超薄磨耗层施工，在混合料设计、施工工艺等方面进行介绍。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

3、 equipment in the process of construction. It features 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 prob

4、lems such as slight rut and cracks. The thesis makes 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.关键词：Novachip超薄磨耗层；预防性养护；配合比设计；施工工艺。Key words: Novachip ultrathin

5、wear layer; preventive maintenance; mix proportion designing; construction craft1概述随着我国的高速公路的开展，公路沥青路面在长期的交通荷载与气候等条件影响下，路面的性能逐渐减退，为保持其具有良好的使用性能和延长它的效劳年限，进而需要对路面在各个养护阶段实施不同的养护措施来进行路面性能养护，而就路面养护本身来说，预防性养护更为重要，相对于修正性养护，预防性养护更为经济，其对交通及环境的影响小，Novachip超薄磨耗层技术就是其中的一种。南京机场高速公路全长28.756公里，于1997年6月建成通车。路线北起南京绕

6、城公路花神庙互通，南至南京禄口国际机场，是省会南京连接禄口国际机场、宁杭高速公路、宁高高速公路和江宁国家经济开发区的重要快速通道。通车十几年来，在交通量、环境等因素的综合作用下，路面使用性能出现了一定程度的衰减，本工程针对K5+000K28+756路段实施Novachip罩面，以改善路面破损状况，提高路面的使用性能。2 Novachip技术简介NovaChip改性超薄磨耗层系统一种针对交通负载大、路面性能要求高的高等级道路的路面解决方案。NovaChip改性超薄磨耗层系统主要应用于高等级沥青或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护，也可以作为新建道路的外表磨耗层，是一种超长耐久的外表层，具

7、有抗滑、抗车辙、抗磨耗的优良性能。NovaChip是将 1525mm 厚的 NovaBinderTM(断级配改性热沥青) 混合料摊铺在 NovaBondTM 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 NovaBondTM喷洒与改性热沥青混合料 NovaBinderTM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 NovaBondTM优异的粘结性能防止了以往薄层罩面存在的风险，NovaBinderTM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： 路面出现轻微到中

8、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； 路面光滑，摩擦系数不够或路面纹理深度缺乏，需要改善行驶质量； 路面出现轻度裂缝，轻微剥落等情况，需校正外表缺陷； 行驶过程中路面噪音过大，需要减少路面-轮胎噪声； 路外表横向排水不畅，需要改善外表排水等。3、Novachip技术南京机场高速配合比设计本工程NovaChip目标配合比设计采用Superpave旋转压实成型方法，体积性能指标的计算方法同美国Superpave沥青混合料设计标准AISP-2。3.1 原材料集料NovaChip超薄磨耗层作为外表层，直接承受交通荷载，首先要满足耐磨耗的要求。抗磨耗性能的常规评价方法通常包括洛杉矶

9、法和狄法尔法两种，其中粗集料洛杉矶磨耗损失是集料使用性能的重要指标，它与沥青路面的抗车辙能力、耐磨性、耐久性密切相关。磨耗损失小的集料往往坚硬，耐磨，耐久性好。软弱颗粒含量多、风化严重的石料经过磨耗试验，粉碎严重，此指标很难通过。因此，该指标是优选石料的依据之一。对于NovaChip系统，由于采用间断级配设计，对粗集料嵌挤能力要求高，磨耗损失的要求更有所提高，在满足洛杉矶磨耗的要求下，还必需进行微狄法尔磨耗试验。试验结果如表1所示。表1 粗集料微狄法尔磨耗试验结果指标单位试验结果技术指标试验方法微狄法尔磨耗损失 不大于%18ASTM TP 58-00改性沥青NovaBinderTM为NovaC

10、hip系统专用改性沥青，必须满足表2所示的质量技术要求，本次试验用沥青胶结料性能检测结果见表2。表2 NovaBinderTM技术要求试验工程检测结果试验方法标准针入度, 2557T 06042000ASTM D550 Min软化点TR&B, T 06062000ASTM D3675 Min密度15, g/cm3T 06031993ASTM D70实测延度 5, 5cm/min, cm26T 06051993ASTM D-11320 Min48h离析, T 06612000ASTM D59762 Max旋转粘度 135T 06252000ASTM D44023 Max测力延度比4, 5cm/m

11、in,50-ASTM D22630 Min弹性恢复 25, 95T 06622000ASTM D6084-9790 Min旋转薄膜加热试验残留物163,75min质量损失T 06101993ASTM D28721 Max针入度比71T 06042000ASTM D560 Min5,延度5cm/min,cmT 06051993ASTM D-11315 Min改性乳化沥青NovaBondTM NovaBondTM为NovaChip系统专用改性乳化沥青，采用特殊的配方进行设计，能够实现热混合料层和下承层的有效粘结。其性能必须满足表3所示的质量技术要求。表3 NovaBondTM质量技术要求试验工程检

12、测结果试验方法标准赛波特粘度试验25, s45ASTM D244T 0623199320100储藏稳定性试验24h, %ASTM D244T 065619931.0 Max筛上剩余量试验1，%ASTM D244T 065219930.05 Max蒸馏固含量试验 %ASTM D244-65.0 Min蒸馏后石油馏分%ASTM D244-2.0 Max破乳速度 35ml, 0.8%, 气溶胶 OT %35ASTM D244-40 min蒸馏残留物性能试验针入度, 2581ASTM D5T 0604200060150溶解度, 三氯乙烯77ASTM D2042T 0607199397.5 Min弹性恢

13、复%, 10AASHTO T301-60 Min1备注：如果现场施工效果良好，可以不进行筛上剩余量试验。3.2 配合比设计鉴于路面设计厚度为 2cm，且原材料中 1015mm 粗集料偏粗，混合料目标设计按照 NovaChip Type B级配范围要求进行级配设计。设计级配下各档矿料比例如表3-4所示，级配曲线如图2所示，各档矿料通过率见表4。表4 设计级配下各档料比例 矿料混合料类型510mm03mm矿粉NovaChip Type B73243图1 NovaChip TYPE B型级配曲线表5 混合料设计级配筛孔尺寸(mm) 混合料类型Type B100级配范围10085-1002535233

14、01222816612510473.3 最正确沥青用量根据设计级配下各档料的组合状况及以往经验，确定初始沥青用量为4.8%。沥青混合料的压实温度根据沥青的粘温曲线确定，本次试验室内拌和温度为：170；压实温度为：165。采用旋转压实仪成型，旋转压实仪的单位压力为600Kpa，设定旋转压实次数为100次。根据“沥青及沥青混合料试验规程中T0711的方法测试混合料在沥青用量为4.8%时的理论最大相对密度为2.611 。采用四种沥青用量在设计压实次数下成型试件，沥青胶结料用量分别为：4.0%、4.4%、4.8%、5.2%。各沥青用量下混合料的压实特性和体积特性见表6所示：表6 不同沥青用量下混合料体

15、积性质沥青用量设计压实次数下油膜厚度(m)空隙率%VMA(%)VFA(%建议技术要求10202545综合 NovaChip体积性能的建议要求及最小油膜厚度要求，确含量为 4.7%是比拟合理的，此时各项体积建议指标见表7表7 4.7%沥青用量下混合料体积性质沥青用量设计压实次数下油膜厚度(m)空隙率%VMA(%)VFA(%)推荐 NovaChip TYPEB混合料的NovaBondTM乳化沥青喷洒量为2，而准确的洒布量必须根据现场原路面的情况进行调整。沥青析漏试验是德国谢伦堡研究所为沥青玛蹄脂碎石混合料的配合比设计而提出的，是专门用来确定SMA沥青用量的一种试验方法，通过该试验确定沥青混合料中有

16、无多余的自由沥青及沥青玛蹄脂的数量，进而确定最大沥青用量。由于NovaChip有最小油膜厚度的要求较常规要求的油膜厚度大，需要较多的沥青，但沥青用量不能超过矿料的外表积所能吸附的最大沥青用量，否那么就产生多余的自由沥青，引起混合料强度下降和沥青上泛，影响构造深度和高温稳定性。因此必须进行析漏试验对胶结料的最大沥青用量进行检验。表8 沥青析漏试验沥青用量单位试验结果技术指标试验方法4.7%AASHTO3.4 混合料性能为了检验设计级配下沥青混合料的抗水损害的能力，按照改良的 AASHTO T283也可参照国标 T0729-2000试验方法对混合料进行水稳定性检验，试验结果如表 9所示。试验结果说

17、明，该混合料的抗水损害能力满足设计要求。 表9 冻融劈裂试验结果混合料类型条件劈裂强度MPa非条件劈裂强度MPaTSR%技术要求NovaChipTYPE B80%原材料中1015mm粗集料偏粗,且路面设计厚度由原来的变更为2cm，建议该工程级配采用NovaChipTYPE B型。按照NovaChip系统的设计标准进行了混合料配合比设计，设计级配符合NovaChipTYPE B的要求，最正确沥青用量为4.7%(油石比为 4.93%)，在此条件下混合料的体积指标和油膜厚度均满足NovaChip系统的设计要求。析漏试验结果也说明，混合料中无多余的自由沥青，最正确沥青用量适宜。水损害试验结果说明，混合

18、料的抗水损害性能满足相关标准要求。4、NovaChip施工工艺混合料生产在施工作业前，对原材料进行各项技术指标检测，以确保各项性能满足Novachip超薄磨耗层系统设计的技术要求；根据工艺要求，对混合料进行配合比设计，并确定系统混合料的最正确油石比。 运输摊铺沥青加热温度控制在165175之间，并设置自动保温系统。矿料加热温度 180190，混合料的出场温度 170185，并规定拌和器的每盘拌和时间4550秒之间。运料车每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘剂，且不得有余液积聚在车厢底部。从拌和机向运料车上装料时，应屡次挪动汽车位置，平衡装料，以减少混合料的离析

19、。运料车运输混合料宜用帆布覆盖保温、防雨、防污染。 摊铺改性乳化沥青粘层洒布与混合料摊铺几乎同时进行；改性乳化沥青膜在6085的温度下喷洒；热沥青混合料摊铺在改性乳化沥青喷洒后3秒钟内进行；消除了一般热拌混合料先洒布粘层待粘层乳化沥青破乳后再摊铺混合料期间出现的污染碾压NovaChip系统碾压必须在路面温度降至90之前进行，终压温度不低于120。采用13吨的双钢轮压路机碾压三次；压路机不能静止停留在刚刚摊铺好热沥青混合料外表上，必须NovaChip摊铺后立刻进行压实；压路机必须维护良好，具备操作稳定性，装备有皂液水添加系统和刮板，从而防止新摊铺热沥青混合料粘在碾压辊上；碾压通常以静态方式进行。

20、 质量控制标准及工程实效 对于混合料级配矿料规格应符相关标准的要求。同时需要随时对新铺路面外观进行目测，外表必须平整密实，不得有轮迹、裂缝、油包、离析等现象。接缝必须紧密平顺，无跳车。 此外，沥青混合料的拌和、摊铺、碾压、开放交通温度检测均需符合相应技术要求。由上述各项指标的检测结果可以看出，各项指标验收测值均能满足技术标准的要求，说明施工的质量得到了有效的控制；而在通行后的测试结果均比原路面的各项指标有明显的提高，这说明Novachip 超薄磨耗层有效的改善了原路面的行驶性能，到达了工程施工的目的。 5、南京机场高速NovaChip相关检测数据抗滑性能分析 从表10中可以看出，近60%的粗集料使用量使得Novachip超溥磨耗层有着良好的抗滑性能。表10 抗滑指标的检测及比对结果检测时间摆值/BPN构造深度/mm措施段比照段措施段比照段施工前施工后标准要求45对NovaChip实施前后路面平整度状况进行了比照分析，如图2所示，从图中可以看出，NovaChip实施后路面平整度IRI改善效果较为明显。图2 平整度状况噪音测试由表12可以看出，Novachip超溥磨耗层对提高平整度有一定的奉献，并且能够有效地降低路面噪音。表12 噪音比照表工程名称测试车速km/h车内等效声级LeqdBA胎噪均值dBA施工前施工后差值施工前施工后差