CAP沥青还原剂处治沥青老化路面研究

陈勇鸿，胡 冰，龚 啸

(湖南省娄新高速公路建设开发有限公司，湖南娄底 417000)

0 引言

大量实践经验和相关研究成果显示，沥青路面的预防性维修可以较大程度地节省其长期养护、运行成本。CAP沥青还原剂封层技术作为一种预防性养护技术，是利用沥青还原剂穿透和软化沥青结合料，对老化的沥青路面或桥面进行渗透和粘接，激活老化沥青胶质并提高其原有粘接性和弹性，使原有沥青的抗剥落能力得到提高，延缓老化的时间，以达到对旧沥青路面进行预养护作用的技术。目前，因为该技术实施迅速、成本相对较低、可快速开放交通等优点，得到越来越广泛的应用，但是其具体改善路面性能效果、作用机理以及最适掺量等方面问题一直缺少系统地室内外试验研究与实践论证。

本文通过一系列室内外试验研究，分析讨论了CAP沥青还原剂对沥青老化路面的改善效果及作用机理，并进一步确定了不同沥青不同要求下所需CAP沥青还原剂的最适掺量。并通过试验路段证明，CAP能有效地封闭路面的微裂缝与路面孔隙，使路面完全不渗水，路面水损害能得到有效控制，其封水效果良好。

1 CAP沥青还原剂作用机理

CAP沥青还原剂是一种含活化物的双组份冷混合沥青还原剂，通过激活老化沥青胶质，恢复原有沥青性能，达到提高其抗剥落能力，形成新的沥青保护封层，延长原有沥青道路路面的使用寿命。其作用过程见图1。

图1 “CAP”作用过程示意图

2 CAP沥青还原剂处治老化沥青效果研究

2.1 CAP沥青还原剂对石油老化沥青的还原效果

原样沥青采用70号A级道路石油沥青，然后通过薄膜加热烘箱制取老化沥青。70号A级道路石油沥青和老化后沥青技术指标见表1。

分别在老化后的石油沥青中加入3%、6%、9%、12%的CAP沥青还原剂，搅拌均匀后检测沥青的各项性能指标，其结果见表2。

表1 原样沥青及老化后技术指标

表2 各种沥青性能技术指标

从表2中可以看出:当CAP沥青还原剂加入老化后的沥青中之后，沥青的针入度、延度逐渐恢复，而软化点并没有明显变化。试验结果说明CAP沥青还原剂对老化后的沥青能够起到再生作用，但过多的CAP沥青还原剂从性价比的角度来考虑也不合适，而且也会影响沥青的高温稳定性。根据试验数据建立CAP沥青还原剂掺量与沥青各项性能线性关系，见图2～图4。

图2 针入度与“CAP”掺量关系图

根据图2，可以得到老化后沥青针入度与CAP沥青还原剂掺量关系回归方程:

式中:y为沥青针入度，0.1 mm;x为CAP沥青还原剂掺量，%。

根据式(1)可得出，当CAP沥青还原剂掺量为6% ～18.8%时，还原后的老化道路石油沥青针入度能符合《公路沥青路面施工技术规范》(以下用《规范》代替)中规定的60～80(0.1 mm)技术要求。

根据图3可以得到老化后沥青延度与CAP沥青还原剂掺量关系回归方程:

式中:y为沥青延度，cm;x为CAP沥青还原剂掺量，%。

图3 延度与“CAP”掺量关系图

根据式(2)可得出，当CAP沥青还原剂掺量≥3.8%时，还原后的老化道路石油沥青延度≥25 cm，能够符合《规范》中道路石油沥青的技术要求。

图4 软化点与“CAP”掺量关系图

根据图4可以得到老化后沥青软化点与CAP沥青还原剂掺量关系回归方程:

式中:y为沥青软化点，℃;x为CAP沥青还原剂掺量，%。

根据公式(3)可以得出，当CAP沥青还原剂掺量≤12%时，还原后的老化道路石油沥青软化点≥46℃，这符合《规范》中道路石油沥青的技术要求。

2.2 CAP沥青还原剂对SBS改性沥青还原性

原样沥青采用SBS改性沥青，老化过程与使用还原剂过程与上节内容一致，其性能指标如表3。

根据上节中提到的老化后沥青性能指标与CAP沥青还原剂掺量建立的关系回归方程，可以得出当CAP沥青还原剂掺量≤9.8%时，还原后的老化SBS沥青针入度能符合《规范》中的技术要求;当CAP沥青还原剂掺量≥3.6%时，还原后的老化SBS沥青延度能符合《规范》中的技术要求;当CAP沥青还原剂掺量≤11.7%时，还原后的老化SBS沥青软化点能符合《规范》中的技术要求。

表3 沥青性能试验结果汇总表

3 CAP沥青还原剂工程应用及评价

3.1 实验路段概况

湖南省耒宜高速公路是京珠国道主干线湖南省最南端的一段，全线总长135.371 km，其中沥青路面44.7 km(分为南北两段)，其余为水泥混凝土路面。于2001年12月底通车，至做试验段时已通车近7 a。该路段共有补疤 42处，修补面积为129.34 m2;裂缝107条，总长410.55 m，且有多处网缝;跑子、麻面、沥青膜脱落等现象非常严重。参见图5、图6。

3.2 CAP沥青还原剂预养护技术的施工工艺

1)用魁封带对主裂缝进行封闭(见图7)，在车辆荷载的压力下，会将魁封带挤压进主裂缝和其两边的微孔防止裂缝的继续崩裂。如图8对较严重的裂缝，应该先灌注CAP。

2)在裂缝区域的周围涂刷(喷洒)CAP后(图9)，如图10撒播抗磨砂，CAP渗透进入松散的微缝及微孔粘结形成密闭的防水层，从而达到封水的效果。

由CAP沥青还原剂预养护技术的实施步骤可以看出，该技术是一种简单、可控的工艺，并且能彻底地解决路面的水损害问题。

3.3 CAP沥青还原剂预养护技术效果评价

图7 烤贴魁封带

为了评价耒宜高速公路试验路采用CAP沥青还原剂预防性养护技术的实际使用效果，对试验路进行了有关性能检测与外观调查，检测内容包括:摆式摩擦系数、表面构造深度、路面渗水。情况如下。

图8 灌注CAP

图9 涂刷CAP

图10 撒播抗磨砂

3.3.1 性能指标变化情况

经检测，试验路采用CAP沥青还原剂预防性养护技术前后，路面摩擦系数、表面构造深度与路面渗水系数的变化情况如表4所示。

以上现场检测结果显示:①沥青路面的摩擦系数和构造深度，在刚喷洒CAP材料后，都有不同程度的降低，使用7个月后，构造深度又有所恢复，而摩擦系数已完全恢复。②喷洒CAP材料之前，路面渗水已比较严重，而喷洒CAP材料后，路面渗水系数为0，路面渗水的情况得到了完全控制。

表4 性能指标变化情况

3.3.2 外观调查情况

通过现场调查发现，试验路喷洒CAP材料后，路面经过今年年初近1个月的冰冻和一个雨季的考验，路面水损害得到了有效控制，没有产生孔洞、唧浆等水损害(而与其相邻的路段，路面水损害却越来越严重);路面跑子、麻面现象也得到了控制和改善，参见图片11(对比喷洒CAP材料之前的图片12)。

图11 CAP处理后7个月的路面

图12 CAP处理前的路面

4 结论

CAP沥青还原剂对老化后沥青有明显的处治效果，而不同的老化沥青需要的CAP沥青还原剂的最佳掺量不同。老化的70号道路石油沥青所需要的CAP沥青还原剂最佳掺量为6% ～12%，老化的SBS改性沥青所需要的CAP沥青还原剂掺量为3.6% ～9.8%，在最佳掺量下还原后的老化沥青各项性能都能够符合《规范》要求。根据试验路段实验效果可以看出，在旧沥青路面上喷洒CAP沥青还原剂，能有效地封闭路面的微裂缝与路面孔隙，使路面完全不渗水，路面水损害能得到有效控制，其封水效果良好;同时，路面跑子、麻面现象也得到了有效控制和改善，路面外观可得到大大改善。

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