CAP再生抗滑封層技術(shù)在柳州北環(huán)瀝青路面的應(yīng)用研究

周展勤

(廣西交通投資集團(tuán)柳州高速公路運(yùn)營有限公司柳州分公司，廣西 柳州 545005)

0 引言

高速公路瀝青路面在達(dá)到或接近使用年限(15年)時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)各種病害，如瀝青老化、麻面、車轍、松散、滲水、唧漿、坑槽、裂縫等通病。如何積極主動(dòng)地對(duì)高速公路瀝青路面病害采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，應(yīng)用或開發(fā)新材料和新技術(shù)，高質(zhì)量、高效率、低成本、環(huán)保、低風(fēng)險(xiǎn)地維護(hù)高速公路瀝青路面，保證高速公路瀝青路面的行車舒適性、安全性，已成為高速公路養(yǎng)護(hù)管理部門需要研究和探索的主要課題。

通過國內(nèi)外大量經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析可知，高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)能有效提高路面的一些重要技術(shù)指標(biāo)，延長道路使用壽命，推遲大修時(shí)間，降低運(yùn)營成本。CAP技術(shù)作為一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)[1]，能有效延緩瀝青路面的老化時(shí)間，還能有效解決路面滲水問題，恢復(fù)路面性能。柳州北環(huán)高速公路于2006年10月建成通車，將于2021年10月到達(dá)使用年限。在通車多年后，其瀝青路面相繼出現(xiàn)瀝青老化、松散、滲水、裂縫等病害。本文結(jié)合柳州北環(huán)高速公路工程實(shí)例，介紹CAP再生抗滑封層技術(shù)在瀝青路面的應(yīng)用效果，為廣西高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供參考。

1 CAP作用機(jī)理

CAP再生抗滑封層技術(shù)在方法、模式、工藝、產(chǎn)品、技術(shù)等方面，具有獨(dú)創(chuàng)性，有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利。CAP再生抗滑封層專利技術(shù)由深圳市魁道道路用材技術(shù)開發(fā)有限公司開發(fā)，專利號(hào)為：ZL 2004 I 0101036.5；ZL 2009 I 0109721.5。

CAP再生抗滑封層技術(shù)在廣西為首次應(yīng)用，主要作用機(jī)理包括以下幾個(gè)方面。

1.1 無坑帶

在進(jìn)行CAP抗滑封層施工前先對(duì)原路面裂縫采用無坑帶進(jìn)行修復(fù)。無坑帶滿足道路動(dòng)壓水、重荷載、大溫縮的交通環(huán)境狀態(tài)，超過道路瀝青的使用周期。其重要技術(shù)指標(biāo)為：抗動(dòng)水壓力>1.5 MPa、抗酸堿溶液的粘接力>6 N/mm，大大超出《路面裂縫貼縫膠》(JT/T969-2015)標(biāo)準(zhǔn)即粘結(jié)強(qiáng)度0.2 MPa的要求，其非常優(yōu)異的抗老化、低溫柔性、延度等性能能大大減少瀝青路面水損害問題。

1.2 CAP瀝青還原劑

主要由改性乳化瀝青、活化材料、滲透材料、樹脂粘結(jié)材料等組成，是雙組份瀝青還原劑，可對(duì)瀝青結(jié)合料進(jìn)行滲透和粘結(jié)，激活老化瀝青膠質(zhì)，恢復(fù)瀝青原有性能，提高原有瀝青的抗剝落能力，形成保護(hù)封層，延長道路使用壽命[2]。

1.3 抗磨砂

通常為玄武巖或輝綠巖機(jī)制砂，粒徑為1～6 mm。通過CAP粘結(jié)，嵌鎖松散的集料，能增加摩擦力和耐磨性，還能提高路面防水能力，使路面達(dá)到翻新效果。

2 CAP試驗(yàn)段施工工藝

CAP試驗(yàn)段選在柳州北環(huán)高速公路K939+000～K939+300段進(jìn)行，該路段既有彎度，也有一定的坡度，且該試驗(yàn)段存在瀝青老化、麻面、松散、掉粒、輕微車轍、反射裂縫等病害。

2.1 原路面病害修復(fù)

進(jìn)行CAP+抗磨砂同步封層作業(yè)前，應(yīng)對(duì)比較明顯的反射裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。無坑帶封層修補(bǔ)施工共分三個(gè)步驟[3]。

(1)對(duì)主裂縫用噴火槍將無坑帶高溫烤熔，同時(shí)對(duì)裂縫高溫烤熱，使熔化的無坑帶充分填充到裂縫深處。

(2)在主裂縫周邊涂刷約60 cm寬的CAP(形狀要呈工整的長方形或正方形)，目的是將主裂縫周邊的細(xì)微裂縫徹底封水。

(3)在涂刷CAP的區(qū)域時(shí)，均勻鋪灑一層抗磨砂層，養(yǎng)生1 h后可進(jìn)行下一步CAP抗滑封層施工。

2.2 CAP抗滑封層施工

CAP翻新再生抗滑封層整體灑鋪前，需對(duì)起點(diǎn)和終點(diǎn)接縫處貼標(biāo)線紙進(jìn)行保護(hù)。CAP翻新再生抗滑封層施工過程共分四個(gè)步驟，歷時(shí)3 h左右。

(1)同步灑鋪滲粘層CAP+抗磨砂：由同步封層施工車輛以6 km/h的速度均勻?yàn)伈牧?。該試?yàn)段長300 m，耗時(shí)3 min就可全部灑鋪完畢。

(2)膠輪壓路機(jī)碾壓作業(yè)：底層CAP+抗滑砂灑鋪完畢后，需養(yǎng)生2 h，然后用膠輪壓路機(jī)碾壓4～5遍，使CAP充分包裹抗磨砂，讓灑鋪層更平整密實(shí)。

(3)灑鋪封固層CAP：經(jīng)壓路機(jī)碾壓4～5遍后，可以立即灑鋪封固層CAP，用時(shí)3 min。

(4)二次碾壓及開放交通：灑鋪完封固層CAP后，需養(yǎng)生1 h，然后用膠輪壓路機(jī)再次碾壓2～3遍，即可開放交通，正常使用[4]。

2.3 現(xiàn)場試驗(yàn)檢測

施工完成后在現(xiàn)場對(duì)試驗(yàn)段橫向力系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)以及滲水系數(shù)進(jìn)行測定，具體結(jié)果見表1～4。

對(duì)試驗(yàn)段300 m進(jìn)行了摩擦系數(shù)測定，每100 m測3處，每處測3個(gè)點(diǎn)。測定儀器采用BM-Ⅲ擺式摩擦系數(shù)測定儀。測定結(jié)果如表1所示。

表1 摩擦系數(shù)測定值統(tǒng)計(jì)表

對(duì)試驗(yàn)段300 m進(jìn)行了構(gòu)造深度測定，每100 m測3處，每處測3個(gè)點(diǎn)。測定方法采用手工鋪砂法。測定結(jié)果如表2所示。

表2 構(gòu)造深度測定值統(tǒng)計(jì)表

對(duì)試驗(yàn)段300 m進(jìn)行了橫向力系數(shù)測定，每100 m測3處，每處測3個(gè)點(diǎn)。測定方法采用偏轉(zhuǎn)輪拖車法。測定結(jié)果如表3所示。

對(duì)試驗(yàn)段300 m進(jìn)行了滲水系數(shù)測定，每100 m測3處，每處測3個(gè)點(diǎn)。測定方法采用常規(guī)瀝青路面滲水系數(shù)測定方法。測定結(jié)果如表4所示。

表3 橫向力系數(shù)測定值統(tǒng)計(jì)表

表4 滲水系數(shù)測定值統(tǒng)計(jì)表

在施工完后測定的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、橫向力系數(shù)與滲水系數(shù)平均值分別為72.00、0.95、61.22、0。在此之后運(yùn)行三個(gè)月、六個(gè)月、九個(gè)月分別再次對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測量，具體數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 通車后的檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

3 不同預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施質(zhì)量經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析

為延長道路使用壽命，推遲大修時(shí)間，降低運(yùn)營成本，柳州北環(huán)高速公路歷年進(jìn)行過多次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，例如MS-3型微表處、銑刨重鋪、加鋪超薄磨耗層與瀝青路面就地?zé)嵩偕?4 cm)等，具體處置方式、綜合單價(jià)、橫向力系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)和每公里維修所需時(shí)間如表6所示。

表6 歷年處治方法、綜合單價(jià)、橫向力系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)和作業(yè)時(shí)間等對(duì)比匯總表

3.1 各種處置方法、性能、效益對(duì)比分析

3.1.1 綜合單價(jià)對(duì)比

CAP綜合單價(jià)較低(微表處單價(jià)雖然更低，但橫向力系數(shù)最差)，是銑刨重鋪AC-8(2019年)單價(jià)的38%，是銑刨重鋪AC-13(2018年)單價(jià)的23%。

3.1.2 橫向力系數(shù)對(duì)比

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG 5210-2018)[5]，橫向力系數(shù)的最低要求為≥36.5。當(dāng)SFC為36.5時(shí)，相對(duì)應(yīng)的路面抗滑性能指數(shù)SRI為75。上述所有橫向力系數(shù)值均滿足要求。CAP處治后路面橫向力系數(shù)檢測值高于往年微表處和加鋪超薄磨耗層處治后的檢測值，與銑刨重鋪AC-13后檢測值差距不大。北環(huán)高速公路CAP路面的橫向力系數(shù)為61.22，高于規(guī)范要求，說明CAP處治后路面抗滑性能好。

3.1.3 構(gòu)造深度對(duì)比

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2017)[6]，構(gòu)造深度的最低要求為0.55。上述所有構(gòu)造深度值均滿足要求。2013年微表處為0.58 mm，剛滿足規(guī)范要求；2014年AC-13、2015年AC-8、2020年AC-13和2019年CAP的構(gòu)造深度相當(dāng)；2018年AC-13、2019年AC-13、2019年AC-8的構(gòu)造深度相當(dāng)。北環(huán)CAP路面的構(gòu)造深度為0.95 mm，大大高于規(guī)范要求，說明CAP處治后路面抗滑性能好。

3.1.4 摩擦系數(shù)對(duì)比

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2017)[6]，摩擦系數(shù)的最低要求為54。上述所有摩擦系數(shù)值均滿足要求。未維修過的路面、2013年微表處、2014年AC-13的摩擦系數(shù)相當(dāng)；2015年AC-8、2018年AC-13、2019年AC-13、2019年AC-8的摩擦系數(shù)相當(dāng)。北環(huán)CAP路面的摩擦系數(shù)為72，摩擦系數(shù)值最大，大大高于規(guī)范要求，說明CAP處治后路面抗滑性能好。

3.1.5 作業(yè)時(shí)間對(duì)比

CAP處治工序較少，施工便利，占道施工時(shí)間最短，對(duì)交通干擾小，更加安全。

3.1.6 抗?jié)B性能(滲水系數(shù))

CAP處治后的路面和微表處、銑刨重鋪、熱再生的路面都基本不滲水。

3.1.7 其他優(yōu)勢

采用CAP處治瀝青路面，不銑刨、不破壞路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，厚度薄，基本不改變路面高程，不需提升護(hù)欄。

綜上：CAP抗滑封層單價(jià)較低，處治后的路面抗滑性能與銑刨重鋪的相當(dāng)，封水抗?jié)B性能好，使路面恢復(fù)良好的路用性能，且CAP施工便利，占道時(shí)間最短，對(duì)交通影響最小。

3.2 各種處置方法環(huán)保對(duì)比分析

(1)銑刨重鋪產(chǎn)生的廢料污染環(huán)境、浪費(fèi)資源，且需再次消耗大量不可再生的碎石與瀝青。

(2)熱再生能減少碎石與瀝青的使用，減少施工成本和對(duì)環(huán)境的污染，但高溫施工會(huì)產(chǎn)生大量的能耗與廢氣。

(3)MS-3型微表處在常溫下施工，能耗低。

(4)CAP再生抗滑封層不需銑刨路面，使用1～6 mm的玄武巖或輝綠巖這檔不常用的“廢料”，降低成本。常溫施工，能耗低。

綜上，CAP再生抗滑封層能夠降低資源消耗，有效減少污染，降低施工能耗，是較為環(huán)保的方案。

4 結(jié)語

CAP再生抗滑封層技術(shù)可以有效解決瀝青路面老化、麻面、車轍、松散、滲水、唧漿、坑槽、裂縫等病害。本文在分析CAP技術(shù)的作用機(jī)理、施工工藝，并且對(duì)比分析其他預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益之后，得出以下結(jié)論：

(1)采用CAP再生抗滑封層技術(shù)能有效封閉進(jìn)水通道，提高原有瀝青粘附性及提高集料嵌鎖，滲水系數(shù)基本為零，避免路面的水損壞。

(2)從檢測結(jié)果可以看出，CAP再生抗滑封層能大大提升老化路面抗滑系數(shù)，高于規(guī)范要求，車輛行駛更安全。

(3)和銑刨重鋪需要封閉車道長時(shí)間施工相比，CAP再生抗滑封層施工簡單、高效(4 h左右可以解封)，對(duì)交通干擾小，能夠適用于大交通流量的路況。

(4)實(shí)施CAP再生抗滑封層，不僅能夠大幅提升抗滑系數(shù)，同時(shí)還能夠有效降低行駛噪音，美化路面，改善運(yùn)營條件。

(5)與其他技術(shù)工藝相比較，CAP再生抗滑封層的性價(jià)比優(yōu)勢明顯，用少量的資金進(jìn)行功能性的修復(fù)，可節(jié)約后期大中修或重建的資金，使用壽命達(dá)5年以上，達(dá)到省錢、省事的效果。

(6)實(shí)施CAP翻新后，破損率為0，而且其厚度只有6 mm，不影響標(biāo)高，滿足要求，無須提升護(hù)欄高度。

(7)CAP能夠降低資源消耗、有效減少污染，更為環(huán)保。

因此，CAP再生抗滑封層技術(shù)是一種質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)、適用性高且更為環(huán)保的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。