CAP瀝青還原劑處治瀝青老化路面研究

陳勇鴻，胡 冰，龔 嘯

(湖南省婁新高速公路建設開發有限公司，湖南婁底 417000)

0 引言

大量實踐經驗和相關研究成果顯示，瀝青路面的預防性維修可以較大程度地節省其長期養護、運行成本。CAP瀝青還原劑封層技術作為一種預防性養護技術，是利用瀝青還原劑穿透和軟化瀝青結合料，對老化的瀝青路面或橋面進行滲透和粘接，激活老化瀝青膠質并提高其原有粘接性和彈性，使原有瀝青的抗剝落能力得到提高，延緩老化的時間，以達到對舊瀝青路面進行預養護作用的技術。目前，因為該技術實施迅速、成本相對較低、可快速開放交通等優點，得到越來越廣泛的應用，但是其具體改善路面性能效果、作用機理以及最適摻量等方面問題一直缺少系統地室內外試驗研究與實踐論證。

本文通過一系列室內外試驗研究，分析討論了CAP瀝青還原劑對瀝青老化路面的改善效果及作用機理，并進一步確定了不同瀝青不同要求下所需CAP瀝青還原劑的最適摻量。并通過試驗路段證明，CAP能有效地封閉路面的微裂縫與路面孔隙，使路面完全不滲水，路面水損害能得到有效控制，其封水效果良好。

1 CAP瀝青還原劑作用機理

CAP瀝青還原劑是一種含活化物的雙組份冷混合瀝青還原劑，通過激活老化瀝青膠質，恢復原有瀝青性能，達到提高其抗剝落能力，形成新的瀝青保護封層，延長原有瀝青道路路面的使用壽命。其作用過程見圖1。

圖1 “CAP”作用過程示意圖

2 CAP瀝青還原劑處治老化瀝青效果研究

2.1 CAP瀝青還原劑對石油老化瀝青的還原效果

原樣瀝青采用70號A級道路石油瀝青，然后通過薄膜加熱烘箱制取老化瀝青。70號A級道路石油瀝青和老化后瀝青技術指標見表1。

分別在老化后的石油瀝青中加入3%、6%、9%、12%的CAP瀝青還原劑，攪拌均勻后檢測瀝青的各項性能指標，其結果見表2。

表1 原樣瀝青及老化后技術指標

表2 各種瀝青性能技術指標

從表2中可以看出:當CAP瀝青還原劑加入老化后的瀝青中之后，瀝青的針入度、延度逐漸恢復，而軟化點并沒有明顯變化。試驗結果說明CAP瀝青還原劑對老化后的瀝青能夠起到再生作用，但過多的CAP瀝青還原劑從性價比的角度來考慮也不合適，而且也會影響瀝青的高溫穩定性。根據試驗數據建立CAP瀝青還原劑摻量與瀝青各項性能線性關系，見圖2～圖4。

圖2 針入度與“CAP”摻量關系圖

根據圖2，可以得到老化后瀝青針入度與CAP瀝青還原劑摻量關系回歸方程:

式中:y為瀝青針入度，0.1 mm;x為CAP瀝青還原劑摻量，%。

根據式(1)可得出，當CAP瀝青還原劑摻量為6% ～18.8%時，還原后的老化道路石油瀝青針入度能符合《公路瀝青路面施工技術規范》(以下用《規范》代替)中規定的60～80(0.1 mm)技術要求。

根據圖3可以得到老化后瀝青延度與CAP瀝青還原劑摻量關系回歸方程:

式中:y為瀝青延度，cm;x為CAP瀝青還原劑摻量，%。

圖3 延度與“CAP”摻量關系圖

根據式(2)可得出，當CAP瀝青還原劑摻量≥3.8%時，還原后的老化道路石油瀝青延度≥25 cm，能夠符合《規范》中道路石油瀝青的技術要求。

圖4 軟化點與“CAP”摻量關系圖

根據圖4可以得到老化后瀝青軟化點與CAP瀝青還原劑摻量關系回歸方程:

式中:y為瀝青軟化點，℃;x為CAP瀝青還原劑摻量，%。

根據公式(3)可以得出，當CAP瀝青還原劑摻量≤12%時，還原后的老化道路石油瀝青軟化點≥46℃，這符合《規范》中道路石油瀝青的技術要求。

2.2 CAP瀝青還原劑對SBS改性瀝青還原性

原樣瀝青采用SBS改性瀝青，老化過程與使用還原劑過程與上節內容一致，其性能指標如表3。

根據上節中提到的老化后瀝青性能指標與CAP瀝青還原劑摻量建立的關系回歸方程，可以得出當CAP瀝青還原劑摻量≤9.8%時，還原后的老化SBS瀝青針入度能符合《規范》中的技術要求;當CAP瀝青還原劑摻量≥3.6%時，還原后的老化SBS瀝青延度能符合《規范》中的技術要求;當CAP瀝青還原劑摻量≤11.7%時，還原后的老化SBS瀝青軟化點能符合《規范》中的技術要求。

表3 瀝青性能試驗結果匯總表

3 CAP瀝青還原劑工程應用及評價

3.1 實驗路段概況

湖南省耒宜高速公路是京珠國道主干線湖南省最南端的一段，全線總長135.371 km，其中瀝青路面44.7 km(分為南北兩段)，其余為水泥混凝土路面。于2001年12月底通車，至做試驗段時已通車近7 a。該路段共有補疤 42處，修補面積為129.34 m2;裂縫107條，總長410.55 m，且有多處網縫;跑子、麻面、瀝青膜脫落等現象非常嚴重。參見圖5、圖6。

3.2 CAP瀝青還原劑預養護技術的施工工藝

1)用魁封帶對主裂縫進行封閉(見圖7)，在車輛荷載的壓力下，會將魁封帶擠壓進主裂縫和其兩邊的微孔防止裂縫的繼續崩裂。如圖8對較嚴重的裂縫，應該先灌注CAP。

2)在裂縫區域的周圍涂刷(噴灑)CAP后(圖9)，如圖10撒播抗磨砂，CAP滲透進入松散的微縫及微孔粘結形成密閉的防水層，從而達到封水的效果。

由CAP瀝青還原劑預養護技術的實施步驟可以看出，該技術是一種簡單、可控的工藝，并且能徹底地解決路面的水損害問題。

3.3 CAP瀝青還原劑預養護技術效果評價

圖7 烤貼魁封帶

為了評價耒宜高速公路試驗路采用CAP瀝青還原劑預防性養護技術的實際使用效果，對試驗路進行了有關性能檢測與外觀調查，檢測內容包括:擺式摩擦系數、表面構造深度、路面滲水。情況如下。

圖8 灌注CAP

圖9 涂刷CAP

圖10 撒播抗磨砂

3.3.1 性能指標變化情況

經檢測，試驗路采用CAP瀝青還原劑預防性養護技術前后，路面摩擦系數、表面構造深度與路面滲水系數的變化情況如表4所示。

以上現場檢測結果顯示:①瀝青路面的摩擦系數和構造深度，在剛噴灑CAP材料后，都有不同程度的降低，使用7個月后，構造深度又有所恢復，而摩擦系數已完全恢復。②噴灑CAP材料之前，路面滲水已比較嚴重，而噴灑CAP材料后，路面滲水系數為0，路面滲水的情況得到了完全控制。

表4 性能指標變化情況

3.3.2 外觀調查情況

通過現場調查發現，試驗路噴灑CAP材料后，路面經過今年年初近1個月的冰凍和一個雨季的考驗，路面水損害得到了有效控制，沒有產生孔洞、唧漿等水損害(而與其相鄰的路段，路面水損害卻越來越嚴重);路面跑子、麻面現象也得到了控制和改善，參見圖片11(對比噴灑CAP材料之前的圖片12)。

圖11 CAP處理后7個月的路面

圖12 CAP處理前的路面

4 結論

CAP瀝青還原劑對老化后瀝青有明顯的處治效果，而不同的老化瀝青需要的CAP瀝青還原劑的最佳摻量不同。老化的70號道路石油瀝青所需要的CAP瀝青還原劑最佳摻量為6% ～12%，老化的SBS改性瀝青所需要的CAP瀝青還原劑摻量為3.6% ～9.8%，在最佳摻量下還原后的老化瀝青各項性能都能夠符合《規范》要求。根據試驗路段實驗效果可以看出，在舊瀝青路面上噴灑CAP瀝青還原劑，能有效地封閉路面的微裂縫與路面孔隙，使路面完全不滲水，路面水損害能得到有效控制，其封水效果良好;同時，路面跑子、麻面現象也得到了有效控制和改善，路面外觀可得到大大改善。

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