瀝青再生劑“CAP”性能研究

陽東海，曾永安

(1.湖南省農林工業勘察設計研究總院，湖南長沙410007;2.浙江永達交通建設工程有限公司，浙江衢州324000)

1 概述

CAP瀝青還原劑為含活化物的雙組份冷混合瀝青還原劑，對老化的瀝青路面、橋面進行滲透和粘結，激活老化膠質和恢復其原有性能，提高原有瀝青的抗剝落能力，形成新的保護封層，延長道路使用壽命。CAP產品主要由改性乳化瀝青、表面活化材料、滲透材料、樹脂粘結材料等組成，可根據工程的應用進行調配。

因此“CAP”主要能防治以下病害:

1)防治瀝青混凝土壓實度不足、不均勻、混合料離析、鋪裝時溫差大引起的水損壞;

2)防治瀝青麻面、剝落、松散、滲水、微裂縫、老化等引起的路面破壞。

但目前國內尚缺乏針對“CAP”性能的系統試驗研究，從而限制了“CAP”的推廣應用。本文將從多個方面系統研究“CAP”的性能，為“CAP”的實際應用提出指導性意見。

本試驗通過室內老化試驗模擬瀝青在路面使用過程中的老化，然后對比原樣瀝青、老化瀝青和摻入不同摻量“CAP”的老化瀝青的性能指標，從而檢驗“CAP”對老化瀝青的還原性能。考慮到道路石油瀝青與SBS改性瀝青在性能上存在較大差異，因此本試驗將分別檢驗“CAP”對道路石油瀝青與SBS改性瀝青的還原性。

2 “CAP”對道路石油瀝青還原性

原樣瀝青采用較常用的70號A級道路石油瀝青，其性能及技術指標如表1所示。

表1 原樣瀝青性能及技術要求

老化瀝青通過薄膜加熱烘箱制取。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ 052-2000)中“瀝青薄膜加熱試驗”(T0609-1993)規定，在163℃時對試樣旋轉加熱5 h。根據有關資料，對原樣瀝青進行5 h 163℃的加速老化得到的瀝青相當于路面上3～5 a的舊瀝青混凝土中的瀝青。老化后瀝青及技術指標見表2。

表2 老化后瀝青性能及技術要求

從老化后的瀝青試驗結果看，瀝青的各項性能指標都發生了較大的改變。這主要是由于以下幾個因素的作用:

1)由于揮發使低分子油份含量減少。

2)由于同大氣中的氧化反應使瀝青的化學成分發生變化，具體表現為飽和份、芳香份含量減少，瀝青質含量增加。

3)分子之間形成可導致觸變效應的結構。

在以上因素共同作用下的結果是瀝青變硬變脆，粘結性降低。表現在性能指標上是針入度變小，軟化點升高，低溫延度變小，最后導致瀝青的低溫抗裂性下降以及瀝青與石料的粘附性降低，瀝青路面上也就容易出現裂縫、麻面與坑洞等病害。

分別在老化后的瀝青中加入3%、6%、9%、12%的“CAP”，攪拌均勻后檢測瀝青的各項性能指標，其結果匯總見表3。

表3 瀝青性能試驗結果匯總表

從表3可以看出:隨著“CAP”的加入，老化后瀝青的針入度、延度明顯恢復，甚至達到和超過了原樣瀝青的性能，而軟化點卻沒有出現顯著降低。上述結果說明“CAP”對老化后的瀝青有明顯的再生作用，但顯然過多的摻入“CAP”會降低瀝青的高溫性能，而且從性價比的角度來考慮也不合適。因此，應根據“CAP”的再生能力和對還原后瀝青的性能要求來確定合適的“CAP”摻量。根據試驗數據回歸瀝青各項性能與“CAP”摻量的關系，見圖1～圖3。

圖1 針入度與“CAP”摻量關系圖

根據圖1，可以得到老化后瀝青針入度與“CAP”摻量關系回歸方程:

式中:y為瀝青針入度，0.1 mm;x為“CAP”摻量，%。

由式(1)可計算不同“CAP”摻量下針入度數值，如表4所示。

從表4知，對于試驗用70號道路石油瀝青，當“CAP”摻量為4.5%～18.5%時，還原后的老化瀝青針入度符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)規定的60～80(0.1 mm)技術要求。

表4 “CAP”摻量與針入度關系

根據圖2可以得到老化后瀝青延度與“CAP”摻量關系回歸方程:

式中，y為瀝青延度，cm;x為“CAP”摻量，%。

由式(2)可計算不同“CAP”摻量下延度數值，如表5所示。

圖2 延度與“CAP”摻量關系圖

表5 “CAP”摻量與延度關系

從表5可知，對于試驗用70號道路石油瀝青，當“CAP”摻量≥4%時，還原后的老化瀝青延度≥25 cm，這已能符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中2—2區70號A級道路石油瀝青的技術要求。

根據圖3可以得到老化后瀝青軟化點與“CAP”摻量關系回歸方程:

圖3 軟化點與“CAP”摻量關系圖

式中，y為瀝青軟化點，℃;x為“CAP”摻量，%。

由式(3)可計算不同“CAP”摻量下軟化點數值，如表6所示。

表6 “CAP”摻量與軟化點關系

從表6可知，對于試驗用70號道路石油瀝青，當“CAP”摻量≤11%時，還原后的老化瀝青軟化點≥46℃，這符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中1—4區70號A級道路石油瀝青的技術要求。

3 “CAP”對SBS改性瀝青還原性

原樣瀝青采用SBS改性瀝青，其性能及技術指

標如表7所示。

表7 原樣瀝青性能及技術要求(SBS)

老化瀝青通過薄膜加熱烘箱制取。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ052-2000)中“瀝青薄膜加熱試驗”(T0609-1993)規定，在163℃時對試樣旋轉加熱5 h，老化后瀝青及技術指標見表8。

表8 老化后瀝青性能及技術要求(SBS)

從老化后的瀝青試驗結果看，瀝青的各項性能指標都發生了較大的改變。特別是5℃延度已不能符合SBS改性瀝青I-D標準，這是瀝青路面使用一段時間后開裂的主要原因。

分別在老化后的瀝青中加入3%、6%、9%、12%的“CAP”，攪拌均勻后檢測瀝青的各項性能指標，其結果匯總見表9。

從表9可以看出:隨著“CAP”的加入，老化后瀝青的針入度、延度明顯恢復，甚至達到和超過了原樣瀝青的性能，而軟化點卻沒有出現顯著降低。上述結果說明“CAP”對老化后的SBS改性瀝青也有明顯的再生作用，但顯然過多的摻入“CAP”也會降低SBS改性瀝青的高溫性能，而且從性價比的角度來考慮也不合適，因此應根據“CAP”的再生能力和對還原后瀝青的性能要求來確定合適的“CAP”摻量。

表9 瀝青性能試驗結果匯總表(SBS)

續表9 瀝青性能試驗結果匯總表(SBS)

瀝青各項性能與“CAP”摻量的關系，見圖4～圖6。

圖4 針入度與“CAP”摻量關系圖(SBS)

根據圖4可以得到老化后瀝青針入度與“CAP”摻量關系回歸方程:

式中，y為瀝青針入度，0.1mm;x為“CAP”摻量，%。

由式(4)可計算不同“CAP”摻量下針入度的數值，如表10所示。

表10 “CAP”摻量與針入度關系(SBS)

從表10可知，對于試驗用SBS改性瀝青，當“CAP”摻量≤9%時，還原后的老化瀝青針入度能符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中I-D級SBS改性瀝青的技術要求。

根據圖5可以得到老化后瀝青延度與“CAP”摻量關系回歸方程:

圖5 延度與“CAP”摻量關系圖(SBS)

式中，y為瀝青延度，cm;x為“CAP”摻量，%。

由式(5)可計算不同“CAP”摻量下延度的數值，如表11所示。

表11 “CAP”摻量與延度關系(SBS)

從表11可知，對于試驗用SBS改性瀝青，當“CAP”摻量≥3.5%時，還原后的老化瀝青5℃延度能符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中I-D級SBS改性瀝青的技術要求。

根據圖6可以得到老化后瀝青軟化點與“CAP”摻量關系回歸方程:

式中，y為瀝青軟化點，℃;x為“CAP”摻量，%。

圖6 軟化點與“CAP”摻量關系圖(SBS)

由式(6)可計算不同“CAP”摻量下軟化點的數值，如表12所示。

從表12可知，對于試驗用SBS改性瀝青，當“CAP”摻量≤12%時，還原后的老化瀝青軟化點能符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中I-D級SBS改性瀝青的技術要求。

表12 “CAP”摻量與軟化點關系(SBS)

4 結論

根據上述試驗結果可以得到如下結論:

1)“CAP”對老化后瀝青有明顯的還原效果，老化后瀝青的各項性能指標隨著“CAP”摻量的增加有明顯的改變。

2)對試驗所用的70號A級道路石油瀝青:當“CAP”摻量為4.5%～18.5%時，還原后的老化瀝青針入度能符合相應技術要求;當“CAP”摻量≥4%時，還原后的老化瀝青延度能符合相應技術要求;當“CAP”摻量≤11%時，還原后的老化瀝青軟化點能符合相應技術要求。因此，可以確定對于試驗用70號道路石油瀝青，當“CAP”摻量為4.5%～11%時，還原后的老化瀝青各項性能都能符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中70號A級道路石油瀝青的技術要求。

3)對試驗所用的SBS改性瀝青:當“CAP”摻量≤9%時，還原后的老化瀝青針入度能符合相應技術要求;當“CAP”摻量≥3.5%時，還原后的老化瀝青延度能符合相應技術要求;當“CAP”摻量≤12%時，還原后的老化瀝青軟化點能符合相應技術要求。因此，可以確定對于試驗用SBS改性瀝青，當“CAP”摻量為3.5%～9%時，還原后的老化瀝青各項性能都能符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中I-D級SBS改性瀝青的技術要求。

4)“CAP”對不同的瀝青具有不同的還原效果，SBS改性瀝青的摻量一般較道路石油瀝青摻量小。在實際應用過程中，應根據“CAP”對老化瀝青的還原能力以及瀝青路面對瀝青性能指標的要求確定合適的“CAP”摻量。

［1］JTJ 052-2000，瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.

［2］馮立群，等.瀝青復原劑在西北地區恢復老化瀝青面層性能的應用［J］.青海交通科技，2006(5).

［3］李佑明，等.瀝青路面復原劑CAP試驗方案簡介［J］.黑龍江交通科技，2005(5).

［4］肖偉，等.瀝青路面裂縫修復新技術初探［J］.黑龍江交通科技，2001(1).