CAP在欽東高速公路預(yù)防性養(yǎng)護中的應(yīng)用研究

王靖 蘭姣艷 曾慶華 杜洪良

摘要：為提升老化瀝青路面的性能，提升廢棄路面材料的回收利用率，文章依托G7511部分路段實施魁道瀝青還原劑（CAP）試驗段，持續(xù)跟蹤實施后的抗滑性能和抗車轍性能。結(jié)果表明：路面實施CAP再生瀝青抗滑封層時，需對前期準備工作、CAP和抗磨砂灑鋪、養(yǎng)生、碾壓等施工工藝進行嚴格控制；實施CAP再生瀝青抗滑封層后，車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI大幅提升，路面性能得到很好的改善，能夠做到原有路面材料全利用。該試驗段實施CAP再生瀝青抗滑封層后兩年與交工時相比，車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI衰減較小，展現(xiàn)出優(yōu)異的抗滑耐久性能和抗車轍耐久性能，因此CAP再生瀝青抗滑封層技術(shù)值得進一步推廣。

關(guān)鍵詞：高速公路；CAP；路面車轍；路面抗滑；預(yù)防性養(yǎng)護

中圖分類號：U418.5? ?文獻標識碼：A

文章編號：1673-4874（2024）04-0037-03

0 引言

交通運輸部《“十四五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展綱要》中提到，未來要加大綠色低碳養(yǎng)護技術(shù)的推廣和應(yīng)用，大力推動廢舊路面材料、工業(yè)廢棄物等再生利用，提升資源利用效率，建立綠色低碳養(yǎng)護體系。因此，提升瀝青路面材料的回收利用率是亟須解決的工程問題與環(huán)境問題。

魁道瀝青還原劑（CAP）是一種老化瀝青的還原劑，撒布到瀝青路面后可激活瀝青的膠質(zhì)，撒布抗磨砂、養(yǎng)生、碾壓后可恢復路面性能，無須對瀝青路面進行銑刨。目前，已有部分關(guān)于魁道瀝青復原劑（CAP）的研究。屈春秀［1］將CAP還原劑摻入老化瀝青和老化瀝青混合料中，測試瀝青的三大指標及瀝青混合料的路用性能后發(fā)現(xiàn)，適量瀝青還原劑（CAP）對恢復瀝青及瀝青混合料的性能具有很好的作用；劉偉宏［2］開展了CAP再生抗滑封層研究，對比了CAP試驗段施工前和交工后的使用性能、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益，結(jié)果表明：CAP抗滑封層試驗段竣工后具備良好的路面抗滑性能、防水性能，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益也較好；周展勤［3］開展了CAP復原劑在柳州北環(huán)瀝青路面的應(yīng)用研究，結(jié)果表明：CAP再生瀝青抗滑封層可以很好地解決路面病害，提升路面的抗滑性能指標，降低路面養(yǎng)護成本和原材料消耗，加大瀝青路面的廢物回收利用率。

目前的研究表明，CAP還原劑可一定程度改善路面使用性能，但當前CAP還原劑在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護中的應(yīng)用仍然較少，且缺乏對CAP還原劑應(yīng)用后的路面性能的持續(xù)跟蹤，CAP再生瀝青路面的耐久性能仍然需要得到進一步論證。

1 項目概況

G7511欽東高速公路欽州至東興段（以下簡稱欽東高速公路），為國家高速公路網(wǎng)主干線蘭海高速公路的聯(lián)絡(luò)線，于2013-12-20全線建成通車。經(jīng)過8年的運行，道路產(chǎn)生瀝青老化、路面抗滑性下降能現(xiàn)象，局部路段出現(xiàn)車轍、裂縫類病害。為提升路面材料的廢物利用率，廣西北部灣投資集團沿海高速公路分公司于2021年對G7511欽東高速公路K22+000～K23+000、K25+000～K26+000、K62+000～K67+000、K68+000～K69+000實施CAP試驗段，并對CAP試驗段施工前、交工時、2022年和2023年的路面抗滑性能與抗車轍性能進行持續(xù)跟蹤，探究CAP再生抗滑封層路面的耐久性能。

2 原材料、施工工藝及試驗方法

2.1 原材料

2.1.1 CAP還原劑

CAP還原劑由乳化瀝青、樹脂、表面活性材料等組成，根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）中規(guī)定的方法對CAP還原劑的恩格拉黏度、蒸發(fā)殘留物含量、篩上剩余量、常溫儲存穩(wěn)定性、與水混合穩(wěn)定性、針入度和延度進行測試，測試結(jié)果如表1所示。

2.1.2 精制抗磨砂

母巖為輝綠巖，粒徑為1～4 mm，經(jīng)過分級破碎、篩分、除塵、水洗等工藝加工而成，莫氏硬度≥5級，壓碎值≤8%，其余指標滿足規(guī)范和設(shè)計文件的要求，精制抗磨砂的粒徑分布曲線如圖1所示。

2.2 施工工藝

2.2.1 交通管制

CAP再生瀝青路面施工需要嚴格控制交通流量，確保施工安全和路面的施工質(zhì)量。施工前需要對施工區(qū)域進行全面的清理和準備工作，包括清除路面上的雜物、修補損壞的地方以及調(diào)整路面的平整度等。

2.2.2 起止點保護

為了確保瀝青路面的施工質(zhì)量和施工安全，需要對施工區(qū)域的起點和終點進行保護，防止車輛和行人進入施工區(qū)域，造成安全事故。

2.2.3 CAP+抗磨砂撒鋪

在這個環(huán)節(jié)中，從同步封層車上將CAP還原劑和抗磨精制砂均勻地撒鋪在路面上，同時還需要對撒鋪的質(zhì)量進行嚴格檢查和控制，確保材料分布均勻、厚度一致，以確保路面的耐磨性和穩(wěn)定性。

2.2.4 檢查缺陷并及時修復

當撒鋪完成后，需要對路面進行檢查，發(fā)現(xiàn)任何缺陷或問題，需要及時進行修復和調(diào)整。如果發(fā)現(xiàn)路面存在坑洼或者凸起，需要進行填補或刮平。

2.2.5 養(yǎng)生1～2 h

在修復完成后，需對路面進行養(yǎng)生處理，具體養(yǎng)生時間受氣溫和干濕條件影響，養(yǎng)生時間通常為1～2 h，直至混合料不粘手為止。

2.2.6 壓路機碾壓2遍

在養(yǎng)生完成后，使用壓路機對路面進行碾壓，以保證路面的密實度，碾壓次數(shù)通常為2遍，具體次數(shù)需要根據(jù)施工情況和設(shè)計要求來確定。

2.2.7 CAP面層油撒鋪

將CAP面層油均勻地撒鋪在路面上，需要對撒鋪的質(zhì)量進行嚴格的檢查和控制，確保材料分布均勻、厚度一致。

2.2.8 再次養(yǎng)生1～2 h

在CAP面層油撒鋪完成后，需要對路面進行再次養(yǎng)生處理，保證CAP還原劑充分滲透，還原老化瀝青的性能。養(yǎng)生時間通常為1～2 h，具體時間需要根據(jù)施工情況和氣候條件來確定。

2.2.9 二次碾壓及開放交通

在再次養(yǎng)生完成后，需要再次使用壓路機對路面進行碾壓。碾壓次數(shù)通常為2遍，在碾壓完成后，可以開放交通。

2.3 抗滑和抗車轍性能檢測

為了持續(xù)追蹤CAP抗滑封層試驗段的抗滑性能和抗車轍性能，根據(jù)《路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450-2019）（以下簡稱《測試規(guī)程》）T 0973-2019中規(guī)定的方法對試驗段施工前、交工時、2022年和2023年的抗車轍性能進行測試；根據(jù)《測試規(guī)程》T 0965-2008中規(guī)定的方法對試驗段施工前、交工時、2022年和2023年的抗滑性能進行測試；根據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標準》（JTG 5210-2018）對試驗段的車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI進行評定。路面車轍的檢測設(shè)備為激光車轍儀，安裝于多功能檢測車上，路面抗滑的檢測設(shè)備為單輪式橫向力系數(shù)檢測車。

3 檢測結(jié)果及討論

圖2～5分別為G7511上行K22+000～K23+000段、K25+000～K26+000段、K62+000～K67+000段、K68+000～K69+000段路面車轍深度指數(shù)RDI變化情況。

由圖2～5可知，當對以上路段實施CAP試驗段后，G7511上行K22+000～K23+000段一、二車道的車轍深度指數(shù)RDI平均值提升3.05分，K25+000～K26+000段一、二車道的RDI平均值提升3.17分，K62+000～K67+000段一、二車道的RDI平均值提升4.38分，K68+000～K69+000段一、二車道的RDI平均值提升5.62分。2022年、2023年的車轍深度指數(shù)RDI和交工時相比，沒有出現(xiàn)明顯衰減，說明CAP試驗段具備良好的抗車轍性能。

對以上路段實施CAP試驗段后，CAP還原劑會與高速公路上面層的老化瀝青發(fā)生氧化還原反應(yīng)，老化瀝青的膠質(zhì)被激活后軟化，瀝青的針入度、軟化點、延度等性能可恢復至老化前的水平，經(jīng)壓路機碾壓后，原有的車轍被填補，路面車轍病害得到明顯改善。軟化后的混合料經(jīng)碾壓后重新粘結(jié)、嵌擠，交工兩年后車轍深度指數(shù)RDI仍然無明顯衰減。

圖6～9分別為各路段抗滑性能指數(shù)SRI變化情況柱狀圖。

由圖6～9可知，實施CAP試驗段后，G7511上行K22+000～K23+000段一、二車道的抗滑性能指數(shù)SRI平均值提升了17.5分，K25+000～K26+000段一、二車道的SRI平均值提升了18.5分，K62+000～K67+000段一、二車道的SRI平均值提升了12.4分，K68+000～K69+000段一、二車道的SRI平均值提升了17.5分，所有試驗段SRI提升幅度均＞10分，路面抗滑性能指數(shù)SRI評價等級由“良”等或“中”等提升至“優(yōu)”等，說明路面實施CAP試驗段后抗滑性能大幅提升。2022年、2023年的抗滑性能指數(shù)SRI和交工時相比，無明顯衰減，說明CAP試驗段具備良好的抗滑耐久性能。

高速公路在長期雨水侵蝕、陽光照射等條件下瀝青發(fā)生老化，此時瀝青的脆性和硬度均增大，在車輛荷載和橫向摩擦的作用下，集料表面包裹的瀝青逐漸被磨損殆盡，集料外露，后期在長期車輛荷載的作用下，集料表面的棱角和紋理被磨平，此時車輛行駛時輪胎與路面的橫向摩擦力系數(shù)較低，導致路面的抗滑性能指數(shù)SRI逐漸降低。當路面實施CAP試驗段后，被還原的瀝青、CAP還原劑、集料和精制抗磨砂重新嵌擠，此時精制抗磨砂表面豐富的棱角結(jié)構(gòu)將發(fā)揮很好的抗滑作用，因此養(yǎng)護后抗滑性能大幅提升。和普通SMA路面、AC路面相比，精制抗磨砂不易被磨平、磨掉，因此CAP試驗段實施兩年后仍無路面損壞現(xiàn)象，路面平整密實，無泛油、松散、脫皮、坑槽現(xiàn)象，瀝青和集料包裹較好，路面存在輪跡印，無明顯車轍出現(xiàn)，SRI幾乎沒有出現(xiàn)衰減，展現(xiàn)出優(yōu)異的抗滑耐久性能。

4 結(jié)語

（1）路面實施CAP試驗段時，需對準備工作、CAP和抗磨砂撒鋪、養(yǎng)生、碾壓等施工工藝進行嚴格控制，實施CAP再生瀝青抗滑封層后，車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI將大幅提升，路面性能極大改善，能夠做到原有的路面材料全利用。

（2）路面實施CAP試驗段后兩年與交工時相比，車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI變化較小，展現(xiàn)出優(yōu)異的抗車轍耐久性能和抗滑耐久性能，因此CAP再生瀝青抗滑封層技術(shù)值得進一步推廣。

參考文獻

［1］屈春秀.瀝青路面預(yù)養(yǎng)護材料再生還原劑性能研究［D］.重慶：重慶交通大學，2015.

［2］劉偉宏.CAP再生抗滑封層技術(shù)應(yīng)用研究［J］.西部交通科技，2021（6）：39-41.

［3］周展勤.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［J］.西部交通科技，2021（6）：25-28.

基金項目：2022年度廣西交通運輸行業(yè)重點科技項目清單“基于局部修補的廠拌熱再生瀝青混合料技術(shù)研究”（交辦科技函〔2022〕107號）

作者簡介：王 靖（1982—），高級工程師，主要從事高速公路養(yǎng)護管理工作。