文章来源：微信公众号”沥青路面“
摘要：基于当前中国超薄抗滑磨耗层存在结构设计不合理的现状，该文从结构的级配组成和粉胶比分别对Novachip-13混合料性能进行了优化设计研究。研究表明：Novachip-13型超薄抗滑磨耗层的粗集料内部比例对混合料的路用性能影响不显著，而粗细集料比例及粉胶比影响显著，建议在设计时严格控制粗细集料比例，同时这一结论在工程实例中得到了验证。关键词：超薄；抗滑磨耗层；结构组成；优化设计
前言
随着中国经济的高速发展，高速公路交通量快速增大、超载等日益严重，路面裂缝、脱落、坑槽、车辙等已经成为高速公路路面病害的一种常态，目前高速公路养护部门常规的处治方法主要有：①洗刨原路面加铺新沥青混凝土；②微表处(或稀浆封层)；③加铺超薄抗滑磨耗层等。其中方法①处治病害彻底，但成本高，需要中断交通；方法②施工方便快捷，成本较低，且处治后路面抗滑性能优良，但耐久性较差；方法③是方法①的精缩，成本适当，且路面具有良好的高低温性能和抗滑、耐久等特点，因此日益受到养护部门的青睐。
对近年来NoVAchip的应用案例调查分析发现，不少路段在使用1~2年后也产生了不同程度的病害，分析原因除了施工质量外，其主要在于NoVAchip混合料的结构组成设计不合理，因此开展基于NoVAchip骨架结构组成的研究意义重大。基于上述原因，该文将对NoVAchip的骨架结构在级配组成、粉胶比等方面进行优化，并将研究成果应用于工程实例进行验证。
原材料及试验方法
原材料
研究中胶结料选用均相橡胶沥青，粗集料选用3~5、5~10、10~15mm玄武岩碎石，细集料采用0~3mm玄武岩机制砂，填料选用石灰岩矿粉，经检测原材料各项指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》要求。
试验方法
VcA试验方法。粗集料间隙率VcA值取决于试验方法，现有规范规定的VcA试验方法与沥青混合料成型方式不相符(功能大小与力的作用方式、容器体积等)，不能充分反映粗集料VcA值的变化趋势。经采用室内振动压实法和规范试验法比较发现，采用前者设计的VcA试验法更加符合混合料的骨架成型过程，故该研究采用振动压实法进行VcA设计。
其他试验方法。对Novachip-13的路用性能研究主要包括高温稳定性、低温弯曲性能以及水稳定性能，其中涉及的动稳定度、弯曲应变以及劈裂强度比等技术指标的试验方法遵照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行。现场测试构造深度和渗水系数参照《公路路基路面现场测试规程》T0961和T0971执行。
级配结构的优化研究
研究选取Novachip-13混合料，为了使Novachip-13混合料兼具抗滑和耐久性能，其级配设计原则应为：①足够多的粗集料以保证构造深度要求；②相对大的间隙率以容纳更多的胶结料，以保证耐久性和抗水损害能力。
粗集料比例研究
单因素优化法。取Novachip-13型级配各粒级分别记为：X1(16~9.5mm)、X2(9.5~4.75mm)、X3(4.75~2.36mm)，并以该符号代表相应粒级的质量比，对X1和X2按不同比例组合采用振动压实成型，以VcA最小为判据，可得到X1与X2的最优组合比例；固定X1与X2的最优组合比例，再与X3进行组合并优化，依次类推，可得到粗集料级配的最优组合。
采用单因素优化法考虑粗集料内部比例变化对VcA的影响结果。显示：粗集料内部比例变化对VcA的影响较小，无显著差异。
粗集料内部比例对混合料性能的影响。为保证抗滑性要求，对Novachip-13选取偏粗的级配。DL1、DL2中的X1∶X2接近于界限值，DL3、DL4中的X1∶X2为最密实状态的比例，X3的取值普遍偏低，仅有DL4符合密实型级配的要求。
反映粗集料内部比例变化对混合料的动稳定度、低温应变、冻融劈裂强度比虽然具有一定的影响，但从变异系数看，均小于15%，整体来看粗集料内部比例变化对混合料的路用性能影响不显著。
粗细集料比例γ对混合料性能的影响
以级配DL2为基准，变化粗细集料比例γ，以3%为步长，对应2.36mm通过率分别为25%、28%、31%、34%，初拟4组级配，分别为级配DL2X1、级配DL2X2、级配DL2X3和级配DL2X4。
(1)γ变化对动稳定度变异系数超过15%，可见γ存在一个适当的范围，即当细集料含量小于31%时对动稳定度的影响较小。(2)对冻融劈裂强度比而言，γ变化对低温应变影响较大，其变异系数cv=12.2%<15%，基本认定γ变化整体对低温性能和水稳性能影响相对较小。(3)综合混合料考虑，兼顾高低温性能，建议Novachip-13超薄抗滑磨耗层粗细集料比例γ，即细集料的通过率宜控制在28%~31%之间。
粉胶比对混合料性能的影响
以级配DL2为基准，保持1.18mm筛孔以上各级矿料组成不变，只变化粉胶比。(1)随着粉胶比增加，动稳定度和低温破坏应变均表现为先增加后减小；而冻融劈裂强度比则无规律可循。(2)从变异系数看，粉胶比对动稳定度影响最大，而对低温破坏应变和冻融劈裂强度比则影响很小。(3)以动稳定度为主要评价指标并兼顾粉胶比对低温破坏应变和冻融劈裂强度比的影响，建议Novachip-13混合料的粉胶比为1.2~1.6。
工程实例
工程概况
河北省沿海高速公路于2007年12月建成通车，设计标准为双向四车道，设计速度为120Km/h，试验段位于秦皇岛至冀津界北半幅K25＋000~K27＋000段。对试验段原路面调查发现综合状况较优，但原路面存在14条横向贯穿裂缝，其中11条未进行灌缝处治，3条已做灌缝处治。
基于上述调查分析，提出了以下施工方案：在处理干净、干燥的原路面上喷洒0.8~0.9kg/m2均相橡胶复合改性沥青粘层油，按照配合比设计确定的油石比铺筑2.5cm均相橡胶沥青Novachip-13混合料。
配合比设计
沥青选用均相橡胶沥青，粗集料采用河北承德产玄武岩碎石，细集料和填料采用河北迁安石灰岩机制砂和矿粉，经检验原材料各项技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》要求。采用马歇尔设计方法进行Novachip-13目标配合比设计及生产配合比验证，确定最佳油石比为5.5%。
施工及检测
沥青混合料经过摊铺和碾压路面平整，无明显离析、波浪、裂缝和拖痕，达到了现场施工质量控制要求。
为检验Novachip-13路面的抗滑性能，试验人员对铺筑后的抗滑磨耗层进行了构造深度试验，后期对试验段跟踪调查发现尽管Novachip-13磨耗层的构造深度有所下降，但其总体构造深度仍大于0.8mm，完全满足抗滑要求，且无任何路面水损坏现象。
结论
通过分析级配结构和粉胶比变化对Novachip-13混合料性能的影响，兼顾考虑超薄抗滑磨耗层Novachip-13的耐久性，建议超薄抗滑磨耗层在结构设计时控制粗细集料的比例即2.36mm筛孔的通过率为28%~31%，粉胶比为1.2~1.6，并将这一研究成果应用于河北省沿海高速公路秦皇岛至冀津界试验路，从试验路的后期应用效果看，路面抗滑能力显著，达到了预期的应用效果，具有良好的推广前景。
,
