CAP還原劑在提升路面性能中的應用研究

陳海榮

(廣西北部灣投資集團有限公司沿海高速公路分公司，廣西 欽州 530012)

0 引言

瀝青路面在使用過程中，在內部自身結構和外部環境、交通流等多種因素的綜合作用下，容易出現表面老化和早期微型裂縫的現象，逐漸演變成裂縫、麻面、松散以及抗滑下降等病害[1]。廣西屬于亞熱帶海洋季風氣候，海洋性氣候明顯，雨量充沛，年平均氣溫為16.8 ℃～23.3 ℃。夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，全年高溫潮濕，溫差不大，氣候條件對瀝青路面非常不利，很容易導致瀝青路面的老化，而且雨水侵蝕會造成松散和抗滑下降等病害，因此對瀝青路面開展預防性養護尤其重要[2-3]。本文基于廣西某高速公路CAP還原劑預防性養護的應用研究，為尋求一種經濟實用、方便快速修復路面表面病害，有效提升路面提滑性能的預防性養護方式提供參考。

1 工程背景

廣西某高速公路通過改擴建成為雙向八車道高速公路，2015年建成通車。路面結構采用4 cm SMA-13改性瀝青混凝土上面層+6 cm AC-20C改性瀝青混凝土中面層+8 cm AC-25C普通瀝青混凝土下面層+36 cm 5.0%水泥穩定碎石基層+20 cm 4.5%水泥穩定碎石+20 cm級配碎石。隨著泛北部灣經濟圈、東盟合作開發、“一帶一路”、粵港澳大灣區以及西部陸海新通道等國家經濟戰略的規劃和實施，交通量日益上升，導致部分路面出現瀝青老化、微型裂縫和抗滑性下降等早期病害。長此以往，早期病害將發展并影響行駛舒適性和安全性，縮短道路的使用壽命[2]。為了探索CAP還原劑對修復早期微型裂縫和提升表面抗滑性能的效果，高速公路運營管理單位于2019年10月在廣西某高速公路K2015+300～K2015+800下行線開展CAP還原劑預防性養護試驗，并進行連續的跟蹤檢測。

2 材料

2.1 CAP還原劑

CAP還原劑是采用丹麥高新專利配方和技術生產的具有自主產權的路面養護新型材料。CAP還原劑主要由改性乳化瀝青、表面活化材料、滲透材料、樹脂粘結材料等多組分材料按一定的配合比合成，是一種含活化物的冷混合產品，可對老化的瀝青路面進行滲透和粘結，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，延長道路使用壽命[4]。同時表面灑布級配細集料，使路面抗滑性能符合技術要求，又達到美觀、降噪的效果。70#A級石油瀝青和SBS改性瀝青為高速公路最常用的瀝青，老化瀝青其軟化點、延度和針入度三大指標均比新瀝青有所下降，甚至低于規范指標。通過室內試驗和性能指標對比，綜合考慮瀝青老化的程度不同和氣候環境，在老化瀝青中摻入4.5%～10%的CAP還原劑，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》技術要求。見表1。

表1 瀝青性能指標比對表

經過多年的研究和應用，CAP還原劑已在歐洲多個國家的公路上推廣，我國在浙江、廣東、江西等地區應用，取得了良好的效果。CAP還原劑可根據工程的應用實際進行不同需求的調配。

2.2 抗滑集料

抗滑集料為高強度、耐磨耗的研磨材料，可選用玄武巖、輝綠巖、高強陶粒等，顏色為灰、黑色，經過機械破碎加工、除塵、篩選分級而成，粒徑一般為2～4 mm[3]。抗滑集料灑鋪在CAP瀝青還原劑上，粘附、擠嵌在路面，改善瀝青路面的微觀結構，達到提高路面抗滑性能的效果。集料作為抗滑作用力的技術來源，需嚴格控制質量。見表2。

表2 抗滑集料的技術指標表

3 施工工藝流程

在瀝青路面上同步灑鋪CAP瀝青還原劑和抗滑集料，CAP瀝青還原劑滲透進入和填充瀝青空隙，恢復瀝青質原有性能和提高粘附性，同時抗滑集料擠嵌在表面空隙，提高瀝青路面宏觀構造和微觀紋理，達到路面整體防水抗滑降噪的效果。

3.1 工藝的適用性

CAP瀝青還原劑和抗滑集料施工后只有3～4 mm，厚度較薄，僅適用于路面結構強度滿足正常行車要求，車轍深度<10 mm，沉陷、坑槽、擁包等結構性病害已經處治路面的預防性養護。為了充分發揮滲透和還原作用，施工時路面溫度在10 ℃以上，作業路面干燥，施工后24 h內無下雨或灑水。

3.2 施工流程及設備工具(圖1)

圖1 CAP瀝青還原劑施工流程圖

(1)材料用量的確定：根據原路面的技術狀況、交通量、環境、通車運營年限等因素，進行施工前材料用量試驗，確定適合的材料單位用量。

(2)基面修補：將路面表面的坑槽、裂縫進行全面地修補，達到穩定狀態；清理松散剝落的集料，達到基面牢固。

(3)清掃：清掃路面的樹葉、泥塊等雜物，保護起止點，間隔施工區域。

(4)標線/字體：灑鋪區域為標線內側，不灑鋪縱向連接虛線，使用移動擋板，避免污染標線(全覆蓋車道上的標線、字體、警示標識后，重新劃線)。

(5)還原滲粘底層CAP和抗滑集料灑鋪：在同步封層車系統中分別設定CAP還原劑和抗滑集料的灑鋪參數，駕駛同步封層車，完成灑鋪。

(6)養生：灑鋪完成后，還原劑養生1～2 h，以不粘手為直觀判斷標準，可進行下一步工序。

(7)碾壓：使用3～4 t重量的壓路機進行第一次壓實，壓路機行駛速度控制在15～20 km/h，往返壓實重疊碾壓一個車輪寬度，控制在20～30 cm。共碾壓2遍使抗滑集料嵌入CAP中，加強抗滑集料與瀝青還原劑粘附、擠嵌、緊密，改善瀝青混凝土路面的微觀結構，加強粘結。

(8)封結面層油灑鋪：碾壓完后，用同步封層車再灑鋪面層油。

(9)二次養生：養生2～3 h，以不粘手為直觀判斷標準。待充分滲透并干燥固化后，開放交通。

3.3 CAP還原劑施工設備

CAP還原抗滑封層施工的工具較為簡單，無需大型設備進場，同步封層車為主要的設備。見表3～4。

表3 CAP還原劑施工機械設備一覽表

表4 封層車主要技術參數表

4 工程質量控制

4.1 材料及設備

(1)施工前，需按照規范要求對材料進行檢測，各項指標符合標準后，方可使用。

(2)施工前，應對同步封層車的各系統進行檢查，包括液壓系統、導熱系統、氣動系統、灑鋪及循環管路等，各系統正常方可使用。

(3)灑鋪前應對路面的各種病害進行預處理，達到正常施工條件時，方可進行施工。

4.2 質量控制

(1)還原劑材料可在常溫下使用，但在天氣較冷時，應開啟封層車的加熱系統，對還原劑材料進行適當加溫，當材料溫度>60 ℃，效果最佳。

(2)根據路面構造深度及滲水率，確定材料的單位用量(必要時做試驗段確定)，滲粘底層CAP還原劑用量范圍為0.5～0.7 kg/m2，抗滑集料用量范圍為3.5～5 kg/m2，封結面層CAP瀝青還原劑用量范圍為0.4～0.6 kg/m2(材料用量根據現場試驗確定最適合用量)。

(3)在同步封層車系統中，分別設定還原劑及抗滑集料的灑鋪參數，按照同步封層車電腦給出的推薦車速，駕駛同步車，通常灑鋪車速約6 km/h。

(4)同步封層車噴灑起步時，應安排專人對還原劑噴頭及抗滑集料料倉門進行監控，當發現噴頭或料倉門未正常工作時，及時通知駕駛員，停止作業，檢修正常后再進行施工。

(5)同步封層車濾網是循環管路的重要部件，在使用過程中，要求每噴灑完一車材料，濾網必須更換一次，以保證管路的暢通，避免噴灑管的還原劑輸出量過小。

4.3 驗收標準

現場完成施工后，需開放交通由道路車輛在自然狀態下進行碾壓。開放交通使用15～30 d內，進行施工路段交工檢查及驗收，評估施工質量。主要的檢查項目、要求、頻率及方法如表5所示。

表5 質量檢測技術參數表

4.4 質量跟蹤檢測

為了掌握廣西某高速公路K2015+300～K2015+800下行CAP還原劑預防性養護的施工和使用效果，高速公路管理單位開展連續不定期的質量跟蹤檢測。檢測數據表明：CAP還原劑可以有效地修復老化瀝青質、提高路面構造深度和摩擦系數，達到預防路面老化的效果[5]。見表6。

表6 質量跟蹤檢測表

5 結語

CAP還原劑具有較強的滲透性和激活性，可以滲透路面結構內部，快速地恢復老化瀝青質技術指標；具有較強的粘結性，可以封閉和填充表面微型裂縫，達到封縫和防水的使用目的，預防光、熱和雨水進一步對路面結構的損壞；同時有效地推遲路面表面集料的松散；高磨耗的集料通過CAP還原劑與舊路面進行粘結，形成新的表面磨耗層，提升路面抗滑性能；電腦控制系統，可以更科學、更精準地根據不同的路況進行施工，達到最佳效果；同步灑鋪封層車施工，可以縮短施工時間，減少道路行車干擾；每平方造價在25～30元，使用壽命達5年以上，有利于降低道路養護成本，提高經濟和社會效益。