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Novachip超薄磨耗层技术对原路面初期病害进行修补,为原路面提供抗滑、排水及降噪等功能,对原路面标高无过大影响,且能施工后0.5h内开放交通;其孔隙率较OGFC(开级配抗滑磨耗层)型混合料低,混合料性能良好,从而迅速应用到各国的道路养护工程当中。从现阶段的Novachip超薄磨耗层技术后期跟踪来看,大孔隙沥青混合料存在泛油、易剥落、耐久性不高的缺陷。证明大孔隙沥青混合料中添加纤维,能够增加混合料粘性,降低析漏率,稳定油膜,提升沥青混合料的耐久性。该文研究类似于Novachip的纤维类间断半开级配沥青混合料,并验证该沥青混合料的路用性能。
　　原材料按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行试验。为了借鉴国内外超薄磨耗层研究设计经验并与之对比,沥青混合料成型采用T0736-2011方法,旋转压实仪(Gyratorycom-pactor,SGC)。根据国内外Novachip超薄磨耗层的经验,旋转压实仪器单位压力为600kPa,压实次数为100次。研究采用蜡封法的替代方法ASTM D7370真空密封法(CoreLok)测试试件的毛体积密度。。粗集料采用武汉爱康生产的玄武岩碎石,其性能满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。CoreLok真空密封装置体上成正相关关系。选取湖北国创高新材料股份有限公司生产的高掺量SBS(I-D)改性沥青,其技术指标见表1。采用雅美AD-here65-25液体非胺类抗剥落剂,能较好地改善沥青与玄武岩的配伍性问题,掺量为沥青用量的3‰。
　　木质素纤维在大孔隙纤维类沥青混合料中改善混合料析漏损失的效果比聚酯纤维好,但使用相同质量的木质素纤维会导致混合料的孔隙率低1%~2%,且纤维的掺量并不高,而聚酯纤维的分散性好,故选取武汉优尼克聚酯纤维,长度6mm,比重1.36g/cm3,分散性良好。
　　混合料设计指标为油膜厚度及孔隙率。Nova-chip超薄磨耗层TypeC型混合料要求孔隙率大于10%。经验表明,孔隙率在8%~12%内,孔隙虽然较多,但未形成连通孔隙,积水停留在磨耗层的表面孔隙难以排除,沥青表面处于水饱和状态,在行车荷载作用下容易造成路面水损害。因此,提出设计孔隙率应大于10%,宜为12%~16%。参考Nova-chip超薄磨耗层技术指标,油膜厚度大于9μm。为获得足够空间容纳纤维,将关键筛孔2.36mm的通过率降低至15%左右。0.075mm筛孔的通过率为5%~6%。纤维类排水型沥青混合料粗集料级配与SMA粗集料级配相近,排水型混合料降低了2.36mm关键筛孔的通过率及纤维的掺量,故理论最大相对密度按JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0705-12计算。矿料间隙率VMA将纤维视为沥青用量,按T0705-14作近似计算。
　　纤维掺量在0.3%以内,近似计算对VMA 带来的误差很小(0.05%内)。沥青饱和度VFA 可采用孔隙率与矿料间隙率的关系近似计算。如将纤维计入矿料,重新计算VMA 与孔隙率VV 的关系得到VFA,该算法为精准算法。混合料设计指标要求孔隙率在12%~16%,油膜大于10μm,考虑到薄层罩面的路用性能要求更高,混合料的孔隙率宜偏下限。孔隙率与油膜厚度在一定程度上相互制约,油膜厚度高要求油石比提高,纤维掺量增加,则导致孔隙率降低。添加纤维最显着的效果就是降低析漏损失,有利于热拌混合料的远距离运输,纤维的增粘也益于减缓粗细集料的分离。故混合料设计要求选出合格孔隙率、理想的油膜、适当的纤维掺量。混合料的设计属于均衡多因素、多指标的范畴。
　　采用均匀试验设计、功效系数评定方法,可降低试验数量,得出较优结果,又可解决多因素、多指标的问题。均匀试验设计方法中,级配取2个水平,油石比取4.5%、4.8%、5.1% 3个水 平,纤 维 取0.1%、0.2%、0.3% 3个水平,制得均匀设计表U6(21×32)。采用孔隙率以及油膜厚度作为配合比的评定指标,试验结果见表3。纤维掺量也可通过增加析漏评定指标,但为降低试验数量,并未添加该指标。纤维在孔隙率允许的前提下宜增加其掺量,以此作为配合比优化设计依据。
　　采用功效系数评定方法评定最佳配合比,可筛选出相互制约指标的最佳组合因素。车辙为沥青砼路面主要病害之一,由于沥青混合料抗剪力不佳,在自然高温条件下,荷载会引起混合料侧向流动。超薄磨耗层沥青混合料的高温稳定性十分重要,车辙可能导致半开级配沥青混合料孔隙率降低,路面的功能性衰退,降低路面的抗滑性能与排水功能。因此,超薄磨耗层混合料高温稳定性是其重要的性能之一。
　　采用车辙试验检验混合料的高温性能,试验方法为T0719-2011。结合混合料的孔隙率及车辙试验数据表明,纤维类排水降噪型混合料高温抗剪性能优良,还拥有合格的孔隙率。观察车辙试验后的试件,轮迹带深度仅1.92mm,试件上洒水后可迅速渗入,仅轮迹带上残留少许。水损害是道路路面早期损坏的一种常见形式。对于设计孔隙率在12%~16%的混合料,虽有足够的孔隙率形成连通孔隙,但是其渗水系数仍远小于OGFC型开级配沥青混合料,约为OGFC型混合料的1/4,磨耗层在使用一段时间后,孔隙堵塞导致容易积水,在重载交通的作用下,易形成集料剥落等水损害。因此,对间断半开级配沥青混合料水稳定性的控制应该较密实级配混合料更为严格。
　　试验对比浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验对水稳定性的检测效果。试件成型采用马歇尔击实法,双面击实50次,3个马歇尔试件为一组。为减少误差,增加级配1作为平行试验。试验选取级配1、级配2,油石比4.8%,纤维0.2%,对比残留稳定度及冻融劈裂强度比TSR。综合所有试验,最佳配合比(油石比为4.8%,纤维掺量为0.2%)级配的沥青混合料的各项技术。沥青混合料满足设计及技术指标,且混合料析漏损失及飞散损失少,动稳定度高,混合料性能优良。

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