新型高粘彈超薄磨耗層抗滑耐久性研究

劉曉華 唐皓

摘要 道路行車安全性是路面建設的關鍵點，基于道路抗滑性能衰減過快、抗滑不足的現象，對路面磨耗層抗滑耐久性進行了研究。在傳統NovaChip技術體系基礎上提出了新型高粘彈超薄磨耗層，采用專門研制的高粘瀝青，基于CAVF法設計出專有的骨架連續級配，具備更優的瀝青混合料性能。通過室內試驗初步比較分析，新型高粘彈瀝青混合料具有相對較好的抗滑耐久性能。最后，依托實際工程的長期跟蹤檢測，體現出和室內試驗相同的規律，進一步驗證了新型高粘彈超薄磨耗層的抗滑耐久性和工程實用性。

關鍵詞 高粘彈超薄磨耗層;CAVF法;抗滑耐久性;室內試驗;工后檢測

中圖分類號 U422.5 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）02-0169-03

0 引言

21世紀，全球氣候變化是人類面臨的最嚴峻的挑戰之一，城市交通運輸業的碳排放、熱島效應是影響氣候變化的重要因素。新型高粘彈超薄磨耗層1 cm左右超薄厚度能夠有效降低施工能耗，有助于城市的綠色、低碳發展[1-2]。近年來，國內學者對于超薄磨耗層開展了一系列的研究，涉及原材料、混合料性能、施工工藝等等[3-5]。我國城市道路里程僅占全國道路總里程約7%，但城市道路交通事故卻占全國道路交通事故的45%。近年來道路抗滑性能衰減過快已成為道路工程領域迫切需要解決的重要技術問題[6-9]。王宏飛跟蹤隧道路面NovaChip超薄磨耗層使用性能，發現其具有較好的抗水損性能和抗車轍性能，對路面抗滑性能也具有較大提高[10]。該文提出新型高粘彈超薄瀝青磨耗層，闡述與NovaChip體系的區別和優勢，借助室內試驗開展抗滑性能研究，最后由實際工程對抗滑耐久性能進行驗證。

1 新型高粘彈超薄磨耗層技術

1.1 技術特點

GT TECH高粘彈超薄瀝青磨耗層（圖1）是在成熟的NovaChip技術體系上進行性能改進與提升，同步攤鋪的厚度為0.8～2.0 cm的高性能熱拌瀝青混凝土面層。

相對于傳統NovaChip體系，高粘彈超薄磨耗層采用專門的高性能聚合物改性瀝青生產混合料，最為突出的特點是高粘高彈，60 ℃動力粘度高達58萬Pa·s;粘層油采用偶聯型SBS聚合物改性高粘乳化瀝青。與傳統NovaChip瀝青磨耗層相比，GT TECH高粘彈超薄瀝青磨耗層具有以下技術特點與優勢：結構層薄、密實封水、施工效率高、抗滑性能好、噪聲小、經濟耐久。

1.2 配合比設計

礦料級配為特殊骨架密實型，進行瀝青混合料配合比設計時，采用張肖寧教授提出的CAVF法（主骨架空隙填充法），通過提高粗集料骨架的嵌擠作用和細集料的填充、粘結作用，全方位提高混合料性能。以廣東省某高速公路養護工程為例，經集料篩分和試配后，確定高粘彈瀝青混合料生產配合比礦料組成為6～11 mm∶3～6 mm∶0～3 mm∶礦粉=57∶10∶30∶3，合成級配見表1。

通過馬歇爾試驗確定該級配下的最佳油石比為7.8%，混合料各項指標見表2，具有優良的疲勞穩定性。

2 室內試驗研究抗滑耐久性能

為了滿足室內模擬研究路面抗滑性能衰減變化的需要，借助華南理工大學研發的膠輪搓揉試驗裝置模擬輪胎作用，設備裝置見圖2。

拌制NovaChip瀝青混合料和新型高粘彈瀝青混合料，分別成型3組（300×300×50）mm的瀝青混凝土車轍板試件，為了更好模擬廣東地區高溫潮濕的行車環境，使用60 ℃水浴加熱。將每組試件置于搓揉試驗機承載臺固定，啟動膠輪搓揉試驗裝置。車輪行車速度為42次/min，試件橫向移動速度為10 cm/min，輪胎荷載按0.7 MPa控制。

每間隔1 h進行車轍板的擺值測定，試驗周期為8個小時。試驗結果見表3。

1 h的搓揉作用后，擺值均出現一個遞增的小峰值;然后從第2 h開始呈現持續遞減的趨勢。分析認為是在使用擺式儀測試初始值時，由于厚瀝青膜覆蓋了路面集料微觀紋理，導致表面較光滑，因而摩擦力偏低。而經過一段時間的車輪作用，表面的瀝青膜被磨掉，集料的紋理顯露出來，此時路面較粗糙，因而摩擦系數出現小幅增長;在后期，路面構造的紋理和棱角被進一步磨損，路面粗糙度下降，因而路面出現持續的摩擦系數下降趨勢。

兩種級配混合料的擺值對比，新型高粘彈瀝青混合料的擺值較大。為了能夠更加量化對比混合料骨架級配對抗滑性能的影響程度，定義抗滑性能衰減率為抗滑性能衰減幅度與初始值的比值，作為評價路面抗滑耐久性的指標。新型高粘彈瀝青混合料抗滑性能衰減率為30.6%，NovaChip混合料抗滑性能衰減率為38.1%，新型高粘彈瀝青混合料路面抗滑耐久性更佳，混合料骨架級配對于表層構造的穩定性和抗滑耐久性有積極的作用。

3 實際工程檢測

借助廣東省某高速養護項目，觀測高粘彈超薄磨耗層和NovaChip超薄磨耗層超薄磨耗層工后、工后半年、工后一年（見圖3）及工后兩年的表觀狀況和橫向力系數。兩種超薄磨耗層試驗段經過兩年的運行，路面表觀狀況良好，無明顯的損壞。

采用橫向力系數車對路面橫向力系數進行檢測，結果見表4。

從統計結果可知：高粘彈超薄磨耗層施工后初始橫向力系數為72，兩年后下降至56，年平均下降8;NovaChip超薄磨耗層施工后初始橫向力系數為69，兩年后下降至49，年平均下降10。高粘彈超薄磨耗層具有更好的初始抗滑性能和抗滑耐久性能。

4 結論

基于節能環保、行車安全的大背景，開展新型高粘彈超薄磨耗層抗滑耐久性研究，通過室內和實際項目的試驗，得到主要結論如下：

（1）8個小時的試驗后，新型高粘彈瀝青混合料抗滑性能衰減率為30.6%，Novachip混合料抗滑性能衰減率為38.1%，新型高粘彈瀝青混合料路面抗滑耐久性更佳。

（2）跟蹤工后兩年的橫向力系數檢測，數據表明，高粘彈超薄磨耗層初始橫向力系數更大，約72，年均衰減速度較Novachip更加緩慢。

參考文獻

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