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(shè)開發(fā)有限公司，湖南婁底 417000)

0 引言

大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究成果顯示，瀝青路面的預(yù)防性維修可以較大程度地節(jié)省其長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)、運(yùn)行成本。CAP瀝青還原劑封層技術(shù)作為一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，是利用瀝青還原劑穿透和軟化瀝青結(jié)合料，對(duì)老化的瀝青路面或橋面進(jìn)行滲透和粘接，激活老化瀝青膠質(zhì)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(shí)間，以達(dá)到對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)作用的技術(shù)。目前，因?yàn)樵摷夹g(shù)實(shí)施迅速、成本相對(duì)較低、可快速開放交通等優(yōu)點(diǎn)，得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是其具體改善路面性能效果、作用機(jī)理以及最適摻量等方面問題一直缺少系統(tǒng)地室內(nèi)外試驗(yàn)研究與實(shí)踐論證。

本文通過一系列室內(nèi)外試驗(yàn)研究，分析討論了CAP瀝青還原劑對(duì)瀝青老化路面的改善效果及作用機(jī)理，并進(jìn)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(yàn)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(jī)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(zhì)，恢復(fù)原有瀝青性能，達(dá)到提高其抗剝落能力，形成新的瀝青保護(hù)封層，延長(zhǎng)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(duì)石油老化瀝青的還原效果

原樣瀝青采用70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青，然后通過薄膜加熱烘箱制取老化瀝青。70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青和老化后瀝青技術(shù)指標(biāo)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(cè)瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)，其結(jié)果見表2。

表1 原樣瀝青及老化后技術(shù)指標(biāo)

表2 各種瀝青性能技術(shù)指標(biāo)

從表2中可以看出:當(dāng)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(fù)，而軟化點(diǎn)并沒有明顯變化。試驗(yàn)結(jié)果說明CAP瀝青還原劑對(duì)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(jià)比的角度來考慮也不合適，而且也會(huì)影響瀝青的高溫穩(wěn)定性。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立CAP瀝青還原劑摻量與瀝青各項(xiàng)性能線性關(guān)系，見圖2～圖4。

圖2 針入度與“CAP”摻量關(guān)系圖

根據(jù)圖2，可以得到老化后瀝青針入度與CAP瀝青還原劑摻量關(guān)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(jù)式(1)可得出，當(dāng)CAP瀝青還原劑摻量為6% ～18.8%時(shí)，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(shù)規(guī)范》(以下用《規(guī)范》代替)中規(guī)定的60～80(0.1 mm)技術(shù)要求。

根據(jù)圖3可以得到老化后瀝青延度與CAP瀝青還原劑摻量關(guān)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(guān)系圖

根據(jù)式(2)可得出，當(dāng)CAP瀝青還原劑摻量≥3.8%時(shí)，還原后的老化道路石油瀝青延度≥25 cm，能夠符合《規(guī)范》中道路石油瀝青的技術(shù)要求。

圖4 軟化點(diǎn)與“CAP”摻量關(guān)系圖

根據(jù)圖4可以得到老化后瀝青軟化點(diǎn)與CAP瀝青還原劑摻量關(guān)系回歸方程:

式中:y為瀝青軟化點(diǎn)，℃;x為CAP瀝青還原劑摻量，%。

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

2.2 CAP瀝青還原劑對(duì)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(jié)內(nèi)容一致，其性能指標(biāo)如表3。

根據(jù)上節(jié)中提到的老化后瀝青性能指標(biāo)與CAP瀝青還原劑摻量建立的關(guān)系回歸方程，可以得出當(dāng)CAP瀝青還原劑摻量≤9.8%時(shí)，還原后的老化SBS瀝青針入度能符合《規(guī)范》中的技術(shù)要求;當(dāng)CAP瀝青還原劑摻量≥3.6%時(shí)，還原后的老化SBS瀝青延度能符合《規(guī)范》中的技術(shù)要求;當(dāng)CAP瀝青還原劑摻量≤11.7%時(shí)，還原后的老化SBS瀝青軟化點(diǎn)能符合《規(guī)范》中的技術(shù)要求。

表3 瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果匯總表

3 CAP瀝青還原劑工程應(yīng)用及評(píng)價(jià)

3.1 實(shí)驗(yàn)路段概況

湖南省耒宜高速公路是京珠國(guó)道主干線湖南省最南端的一段，全線總長(zhǎng)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(yàn)段時(shí)已通車近7 a。該路段共有補(bǔ)疤 42處，修補(bǔ)面積為129.34 m2;裂縫107條，總長(zhǎng)410.55 m，且有多處網(wǎng)縫;跑子、麻面、瀝青膜脫落等現(xiàn)象非常嚴(yán)重。參見圖5、圖6。

3.2 CAP瀝青還原劑預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的施工工藝

1)用魁封帶對(duì)主裂縫進(jìn)行封閉(見圖7)，在車輛荷載的壓力下，會(huì)將魁封帶擠壓進(jìn)主裂縫和其兩邊的微孔防止裂縫的繼續(xù)崩裂。如圖8對(duì)較嚴(yán)重的裂縫，應(yīng)該先灌注CAP。

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

由CAP瀝青還原劑預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的實(shí)施步驟可以看出，該技術(shù)是一種簡(jiǎn)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(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)效果評(píng)價(jià)

圖7 烤貼魁封帶

為了評(píng)價(jià)耒宜高速公路試驗(yàn)路采用CAP瀝青還原劑預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的實(shí)際使用效果，對(duì)試驗(yàn)路進(jìn)行了有關(guān)性能檢測(cè)與外觀調(diào)查，檢測(cè)內(nèi)容包括:擺式摩擦系數(shù)、表面構(gòu)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(biāo)變化情況

經(jīng)檢測(cè)，試驗(yàn)路采用CAP瀝青還原劑預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)前后，路面摩擦系數(shù)、表面構(gòu)造深度與路面滲水系數(shù)的變化情況如表4所示。

以上現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果顯示:①瀝青路面的摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度，在剛噴灑CAP材料后，都有不同程度的降低，使用7個(gè)月后，構(gòu)造深度又有所恢復(fù)，而摩擦系數(shù)已完全恢復(fù)。②噴灑CAP材料之前，路面滲水已比較嚴(yán)重，而噴灑CAP材料后，路面滲水系數(shù)為0，路面滲水的情況得到了完全控制。

表4 性能指標(biāo)變化情況

3.3.2 外觀調(diào)查情況

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)路噴灑CAP材料后，路面經(jīng)過今年年初近1個(gè)月的冰凍和一個(gè)雨季的考驗(yàn)，路面水損害得到了有效控制，沒有產(chǎn)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(yán)重);路面跑子、麻面現(xiàn)象也得到了控制和改善，參見圖片11(對(duì)比噴灑CAP材料之前的圖片12)。

圖11 CAP處理后7個(gè)月的路面

圖12 CAP處理前的路面

4 結(jié)論

CAP瀝青還原劑對(duì)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(hào)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(xiàng)性能都能夠符合《規(guī)范》要求。根據(jù)試驗(yàn)路段實(shí)驗(yàn)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(shí)，路面跑子、麻面現(xiàn)象也得到了有效控制和改善，路面外觀可得到大大改善。

［1］邱穎峰.瀝青還原劑封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究［J］.上海公路，2011(1):24 －26.

［2］張 倩.瀝青還原劑處治路面病害優(yōu)越性的研究［J］.公路交通科技，2011(7):20－21.

［3］董亞輝.瀝青還原劑在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2012.

［4］陳園明.高速公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)探討分析［J］.黑龍江交通科技，2007(4).

［5］趙 雙.淺議加強(qiáng)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的意義［J］.甘肅科技，2003(9)