基于超薄磨耗层的不粘轮乳化沥青研究

2019-10-23

中国公路 2019年19期

（江苏新越沥青产业研发有限公司，江苏镇江 212000）

超薄磨耗层（NovaChip）是近年发展起来的一种新型预防性养护技术。这种技术能够解决路面轻微裂缝、轻微松散、车辙（小于15mm），路面渗水，表面贫油、老化、抗滑性能降低等病害。综合来看是最佳的养护手段之一。

一、超薄磨耗层与不粘轮沥青

NovaChip摊铺厚度为1cm～2cm，防水黏结层和断级配沥青混合料同步成型。可以快速施工，摊铺速度达到12m/min～36m/min。NovaChip需要专用材料沥青胶结料、黏层油；专用的一体机设备；特殊工艺，成本高昂，施工复杂。因此，如果将黏层油设计为不粘轮黏层油，即黏层油洒布后，能快速破乳固化，且不粘轮，采用传统摊铺机进行超薄磨耗层的摊铺，可极大缩短施工时间，达到与NovaChip同样的效果，从而避免使用同步摊铺机带来的昂贵的机械设备成本，并提高施工质量的可控程度。

另外，对于超薄层罩面来说，罩面与原路面之间的黏结强度对罩面的损坏有着十分重要的影响。多层结构的沥青面层在层间结合良好的状态下，是作为一个整体来承受车轮施加给路面的垂直和水平载荷的，对于沥青层的最大拉应力通常发生在沥青层的底部，而厚度较薄的表面层通常处在压缩状态。如果表面层与下层路面之间发生部分或完全的滑移，则表面层由于失去下层路面的支持，将直接承受交通载荷引起的拉应力和剪切应力。

对于超薄层罩面来说，与较厚的沥青结构层之间发生层间滑移相比，这种失去下层路面的支持对罩面层应力状态的影响将更为严重。由于铺层很薄，一旦罩面与原路面之间发生层间滑移，则超薄层罩面将很快损坏。由于以上的原因，对于超薄层罩面的黏层材料应该有更高的要求，希望它有更高的抗拉与抗剪强度，以及与原路面更强的黏附能力。

本文以室内研究结合室外试验段对基于NovaChip进行改良的超薄磨耗层传统设备施工的不粘轮乳化沥青黏层油进行研究。分别以普通乳化沥青、SBS含量为3%的乳化改性沥青、NovaChip专用乳化沥青NovabondTM及不粘轮乳化沥青作为黏层油，以AC-13标准马歇尔试件模拟原路面，采用NCAT提供的美国超薄罩面的级配类型B型混合料作为超薄磨耗层，制作复合试件。试验路段采用直剪试验分析对比了不同材料、不同洒布量的层间黏结力，并研究了该产品不粘轮效果。

二、原材料的技术指标

普通乳化沥青黏层油、SBS含量为3%的乳化沥青黏层油、NovabondTM黏层油及不粘轮乳化沥青黏层油技术指标，如表1所示。

AC-13采用SBS改性沥青，油石比为5.0%，超薄磨耗层通过飞散和析漏试验，确定最佳油石比为5.4%。在两者最佳油石比的情况下，采用标准马歇尔击实方法，先击实4cm厚AC-13底层；养生24h之后，不同体系的黏层油分别采用根据固含量折算成纯沥青用量分别为0.2kg/m2、0.3kg/m2、0.4kg/m2、0.5kg/m24个不同的洒布量，用毛刷在试件顶面涂刷不同体系黏层油；待黏层油破乳固化后，装入超薄磨耗层混合料，单面击实50下，从而制作复合型试件，试件总高度65mm。

表1 普通乳化沥青黏层油技术指标

三、室内试验研究

（一）抗剪切强度研究

本文采用直接剪切试验，模拟薄层罩面结构在车辆行车过程中，超薄磨耗层抵抗层间剪切作用的能力。本文对不同类型的黏层油在不同洒布量下，测定超薄磨耗层复合试件抵抗剪切变形的强度。复合试件在25℃室温下，养生24h后进行直剪实验。不同类型黏层油在不同洒布量下复合试件层间抗剪切强度，如图1所示。

图1 不同体系不同洒布量下黏层油的复合试件抗剪切强度

如图1所示，普通乳化沥青黏层油复合试件层间抗剪切强度明显低于其他3种体系的复合试件的层间抗剪切强度。其中，SBS含量为3%的乳化改性沥青黏层油的复合试件的层间抗剪切强度与NovabondTM相差不大，NovabondTM复合试件的层间抗剪切强度略大。本文研究的不粘轮黏层油的复合试件的层间抗剪切强度，在相同的洒布量下明显大于其他3种体系的复合试件层间抗剪切强度。因此，笔者认为，本文研究的不粘轮乳化沥青更适用于作为超薄磨耗层与原路面的层间黏层油。

（二）不粘轮效果

本文对不粘轮黏层油的不粘轮效果的室内研究，结合不粘轮乳化沥青的技术指标，采用比较直观的方法。即不粘轮乳化沥青多长时间破乳，破乳固化后是否粘手。然而，笔者认为最有效的方法为试验段洒布验证。因此，借助其他项目，本文对不粘轮乳化沥青的不粘轮效果进行了试验段验证，并与普通乳化沥青粘层油进行了对比。试验段不粘轮乳化沥青的用量为0.6kg/m2（乳化沥青固含量为63%），普通乳化沥青用量0.8kg/m2（乳化沥青固含量为50%）。具体实验情况如图2、图3所示。

试验段施工当天环境温度25℃～30℃，因此，不粘轮乳化沥青破乳速度较快。洒布结束10min后，某些点已经破乳固化，洒布结束30min后，整个试验段不粘轮乳化沥青完全破乳固结。如图2、图3可知，普通乳化沥青粘层油破乳固化后，粘轮十分严重，这将导致被施工车辆带走部分的层间黏附性显著降低。采用不粘轮黏层油，破乳固化后，施工车辆行走部分，黏层油完全没有被带起。由此可以保证超薄磨耗层与原路面的有效黏结。