沥青再生剂“CAP”性能研究

阳东海，曾永安

(1.湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南长沙410007;2.浙江永达交通建设工程有限公司，浙江衢州324000)

1 概述

CAP沥青还原剂为含活化物的双组份冷混合沥青还原剂，对老化的沥青路面、桥面进行渗透和粘结，激活老化胶质和恢复其原有性能，提高原有沥青的抗剥落能力，形成新的保护封层，延长道路使用寿命。CAP产品主要由改性乳化沥青、表面活化材料、渗透材料、树脂粘结材料等组成，可根据工程的应用进行调配。

因此“CAP”主要能防治以下病害:

1)防治沥青混凝土压实度不足、不均匀、混合料离析、铺装时温差大引起的水损坏;

2)防治沥青麻面、剥落、松散、渗水、微裂缝、老化等引起的路面破坏。

但目前国内尚缺乏针对“CAP”性能的系统试验研究，从而限制了“CAP”的推广应用。本文将从多个方面系统研究“CAP”的性能，为“CAP”的实际应用提出指导性意见。

本试验通过室内老化试验模拟沥青在路面使用过程中的老化，然后对比原样沥青、老化沥青和掺入不同掺量“CAP”的老化沥青的性能指标，从而检验“CAP”对老化沥青的还原性能。考虑到道路石油沥青与SBS改性沥青在性能上存在较大差异，因此本试验将分别检验“CAP”对道路石油沥青与SBS改性沥青的还原性。

2 “CAP”对道路石油沥青还原性

原样沥青采用较常用的70号A级道路石油沥青，其性能及技术指标如表1所示。

表1 原样沥青性能及技术要求

老化沥青通过薄膜加热烘箱制取。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中“沥青薄膜加热试验”(T0609-1993)规定，在163℃时对试样旋转加热5 h。根据有关资料，对原样沥青进行5 h 163℃的加速老化得到的沥青相当于路面上3～5 a的旧沥青混凝土中的沥青。老化后沥青及技术指标见表2。

表2 老化后沥青性能及技术要求

从老化后的沥青试验结果看，沥青的各项性能指标都发生了较大的改变。这主要是由于以下几个因素的作用:

1)由于挥发使低分子油份含量减少。

2)由于同大气中的氧化反应使沥青的化学成分发生变化，具体表现为饱和份、芳香份含量减少，沥青质含量增加。

3)分子之间形成可导致触变效应的结构。

在以上因素共同作用下的结果是沥青变硬变脆，粘结性降低。表现在性能指标上是针入度变小，软化点升高，低温延度变小，最后导致沥青的低温抗裂性下降以及沥青与石料的粘附性降低，沥青路面上也就容易出现裂缝、麻面与坑洞等病害。

分别在老化后的沥青中加入3%、6%、9%、12%的“CAP”，搅拌均匀后检测沥青的各项性能指标，其结果汇总见表3。

表3 沥青性能试验结果汇总表

从表3可以看出:随着“CAP”的加入，老化后沥青的针入度、延度明显恢复，甚至达到和超过了原样沥青的性能，而软化点却没有出现显著降低。上述结果说明“CAP”对老化后的沥青有明显的再生作用，但显然过多的掺入“CAP”会降低沥青的高温性能，而且从性价比的角度来考虑也不合适。因此，应根据“CAP”的再生能力和对还原后沥青的性能要求来确定合适的“CAP”掺量。根据试验数据回归沥青各项性能与“CAP”掺量的关系，见图1～图3。

图1 针入度与“CAP”掺量关系图

根据图1，可以得到老化后沥青针入度与“CAP”掺量关系回归方程:

式中:y为沥青针入度，0.1 mm;x为“CAP”掺量，%。

由式(1)可计算不同“CAP”掺量下针入度数值，如表4所示。

从表4知，对于试验用70号道路石油沥青，当“CAP”掺量为4.5%～18.5%时，还原后的老化沥青针入度符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)规定的60～80(0.1 mm)技术要求。

表4 “CAP”掺量与针入度关系

根据图2可以得到老化后沥青延度与“CAP”掺量关系回归方程:

式中，y为沥青延度，cm;x为“CAP”掺量，%。

由式(2)可计算不同“CAP”掺量下延度数值，如表5所示。

图2 延度与“CAP”掺量关系图

表5 “CAP”掺量与延度关系

从表5可知，对于试验用70号道路石油沥青，当“CAP”掺量≥4%时，还原后的老化沥青延度≥25 cm，这已能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中2—2区70号A级道路石油沥青的技术要求。

根据图3可以得到老化后沥青软化点与“CAP”掺量关系回归方程:

图3 软化点与“CAP”掺量关系图

式中，y为沥青软化点，℃;x为“CAP”掺量，%。

由式(3)可计算不同“CAP”掺量下软化点数值，如表6所示。

表6 “CAP”掺量与软化点关系

从表6可知，对于试验用70号道路石油沥青，当“CAP”掺量≤11%时，还原后的老化沥青软化点≥46℃，这符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中1—4区70号A级道路石油沥青的技术要求。

3 “CAP”对SBS改性沥青还原性

原样沥青采用SBS改性沥青，其性能及技术指

标如表7所示。

表7 原样沥青性能及技术要求(SBS)

老化沥青通过薄膜加热烘箱制取。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中“沥青薄膜加热试验”(T0609-1993)规定，在163℃时对试样旋转加热5 h，老化后沥青及技术指标见表8。

表8 老化后沥青性能及技术要求(SBS)

从老化后的沥青试验结果看，沥青的各项性能指标都发生了较大的改变。特别是5℃延度已不能符合SBS改性沥青I-D标准，这是沥青路面使用一段时间后开裂的主要原因。

分别在老化后的沥青中加入3%、6%、9%、12%的“CAP”，搅拌均匀后检测沥青的各项性能指标，其结果汇总见表9。

从表9可以看出:随着“CAP”的加入，老化后沥青的针入度、延度明显恢复，甚至达到和超过了原样沥青的性能，而软化点却没有出现显著降低。上述结果说明“CAP”对老化后的SBS改性沥青也有明显的再生作用，但显然过多的掺入“CAP”也会降低SBS改性沥青的高温性能，而且从性价比的角度来考虑也不合适，因此应根据“CAP”的再生能力和对还原后沥青的性能要求来确定合适的“CAP”掺量。

表9 沥青性能试验结果汇总表(SBS)

续表9 沥青性能试验结果汇总表(SBS)

沥青各项性能与“CAP”掺量的关系，见图4～图6。

图4 针入度与“CAP”掺量关系图(SBS)

根据图4可以得到老化后沥青针入度与“CAP”掺量关系回归方程:

式中，y为沥青针入度，0.1mm;x为“CAP”掺量，%。

由式(4)可计算不同“CAP”掺量下针入度的数值，如表10所示。

表10 “CAP”掺量与针入度关系(SBS)

从表10可知，对于试验用SBS改性沥青，当“CAP”掺量≤9%时，还原后的老化沥青针入度能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中I-D级SBS改性沥青的技术要求。

根据图5可以得到老化后沥青延度与“CAP”掺量关系回归方程:

图5 延度与“CAP”掺量关系图(SBS)

式中，y为沥青延度，cm;x为“CAP”掺量，%。

由式(5)可计算不同“CAP”掺量下延度的数值，如表11所示。

表11 “CAP”掺量与延度关系(SBS)

从表11可知，对于试验用SBS改性沥青，当“CAP”掺量≥3.5%时，还原后的老化沥青5℃延度能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中I-D级SBS改性沥青的技术要求。

根据图6可以得到老化后沥青软化点与“CAP”掺量关系回归方程:

式中，y为沥青软化点，℃;x为“CAP”掺量，%。

图6 软化点与“CAP”掺量关系图(SBS)

由式(6)可计算不同“CAP”掺量下软化点的数值，如表12所示。

从表12可知，对于试验用SBS改性沥青，当“CAP”掺量≤12%时，还原后的老化沥青软化点能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中I-D级SBS改性沥青的技术要求。

表12 “CAP”掺量与软化点关系(SBS)

4 结论

根据上述试验结果可以得到如下结论:

1)“CAP”对老化后沥青有明显的还原效果，老化后沥青的各项性能指标随着“CAP”掺量的增加有明显的改变。

2)对试验所用的70号A级道路石油沥青:当“CAP”掺量为4.5%～18.5%时，还原后的老化沥青针入度能符合相应技术要求;当“CAP”掺量≥4%时，还原后的老化沥青延度能符合相应技术要求;当“CAP”掺量≤11%时，还原后的老化沥青软化点能符合相应技术要求。因此，可以确定对于试验用70号道路石油沥青，当“CAP”掺量为4.5%～11%时，还原后的老化沥青各项性能都能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中70号A级道路石油沥青的技术要求。

3)对试验所用的SBS改性沥青:当“CAP”掺量≤9%时，还原后的老化沥青针入度能符合相应技术要求;当“CAP”掺量≥3.5%时，还原后的老化沥青延度能符合相应技术要求;当“CAP”掺量≤12%时，还原后的老化沥青软化点能符合相应技术要求。因此，可以确定对于试验用SBS改性沥青，当“CAP”掺量为3.5%～9%时，还原后的老化沥青各项性能都能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中I-D级SBS改性沥青的技术要求。

4)“CAP”对不同的沥青具有不同的还原效果，SBS改性沥青的掺量一般较道路石油沥青掺量小。在实际应用过程中，应根据“CAP”对老化沥青的还原能力以及沥青路面对沥青性能指标的要求确定合适的“CAP”掺量。

［1］JTJ 052-2000，沥青及沥青混合料试验规程［S］.

［2］冯立群，等.沥青复原剂在西北地区恢复老化沥青面层性能的应用［J］.青海交通科技，2006(5).

［3］李佑明，等.沥青路面复原剂CAP试验方案简介［J］.黑龙江交通科技，2005(5).

［4］肖伟，等.沥青路面裂缝修复新技术初探［J］.黑龙江交通科技，2001(1).