CAP再生抗滑封层技术应用研究

2021-09-13刘伟宏

西部交通科技 2021年6期

刘伟宏

(广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司，广西柳州 545001)

0 引言

近年来我国高速公路建设飞速发展，通车运营的高速公路规模越来越大。已建成的高速公路主要采用沥青路面，随着使用时间增加，沥青路面会逐渐出现沥青老化、麻面、磨光、松散、渗水、坑槽、裂缝等病害，路面养护任务日益繁重，养护资金投入也越来越巨大。如何采用预防性养护措施，尽量延长沥青路面的使用寿命，保持高速公路的行车舒适性和安全性，降低运营养护成本，成为高速公路管养单位面临的重要课题。目前沥青路面预防性养护技术已有多种，但实际效果好、性价比高、方便实用而值得大力推广的比较少。本文结合具体试验工程，对新型的CAP再生抗滑封层技术在高速公路沥青路面养护中的应用效果进行分析，并与已实施的其他沥青路面养护技术进行比较，研究其推广应用价值。

1 工程概况

本次试验工程为广西区内高速公路首次应用CAP再生抗滑封层技术，试验路段选在柳州北环高速公路K939+000～K939+300上行线。柳州北环高速公路于2006年10月建成通车，双向四车道，设计行车速度为100 km/h。主线路面结构为4 cmAK-13上面层+6 cmAC-20中面层+6 cmAC-25下面层，路面设计使用年限为15 年，目前已使用14年，沥青路面相继出现了各种病害。对于出现车辙、较多裂缝等病害较严重的路段，历年来已进行了面层铣刨重铺或热再生处理。对于病害较轻微的路段，少部分实施了微表处或加铺超薄磨耗层(AC-8)，大部分路段还有待处治。本次选取的试验段路面已出现沥青老化、麻面、松散、掉粒、轻微车辙、少量裂缝等病害。试验工程实施时间为2019年10月，完工后至今已通车使用一年多。

2 CAP再生抗滑封层的主要材料及作用

2.1 CAP沥青还原剂

CAP沥青还原剂由改性乳化沥青、活化材料、渗透材料、树脂粘结材料等组成，是双组份沥青还原剂，可对沥青混凝土进行渗透和粘结，激活老化胶质，恢复沥青原有性能，提高原有沥青的抗剥落能力，形成保护封层，延长道路使用寿命。

2.2 抗磨砂

抗磨砂为高强度、耐磨耗的研磨材料，通常为玄武岩机制砂，粒径为1～6 mm，通过CAP粘结，嵌锁松散的集料，增加摩擦力和耐磨性，使路面达到抗滑、降噪、耐磨、翻新的效果。

3 CAP再生抗滑封层施工工艺流程

CAP再生抗滑封层整体洒铺前，先对试验路段存在的少量裂缝(2条)进行修补处理，再对全部施工路面进行清扫，对起点和终点的接缝处贴标线纸进行保护。CAP再生抗滑封层厚度超薄，完工后为6 mm。其施工过程共分四个步骤，用时3 h左右：

(1)第一步，同步洒铺渗黏层CAP和抗磨砂：由同步封层施工车以6 km/h的速度均匀洒铺材料，CAP洒铺量为0.9 kg/m2，抗磨砂为5.5 kg/m2。该试验段长300 m，耗时3 min就能全部洒铺完毕。

(2)第二步，胶轮压路机碾压作业：底层CAP和抗滑砂洒铺完毕后，需养生2 h，然后开始用胶轮压路机碾压4～5遍，使CAP充分包裹抗磨砂，让洒铺层更平整密实。

(3)第三步,洒铺封固层CAP：经压路机碾压4～5遍后，立即再洒铺封固层CAP，洒铺量为0.6 kg/m2，用时3 min。

(4)第四步,二次碾压及开放交通：洒铺完封固层CAP后，需养生1 h，然后用胶轮压路机再次碾压2～3遍，即可开放交通，正常使用。

4 CAP再生抗滑封层试验段使用效果分析

试验路段施工完成后，对路面外观质量和使用性能进行了持续的跟踪观测，其路面性能指标[1-2]检测结果见表1。

从检测结果看，试验路段采用CAP再生抗滑封层处治后，路面的抗滑、防水性能均有明显提升。通车9个月后，路面抗滑值和构造深度基本稳定,通车一年后，路面抗滑值和横向力系数仍然较高，抗滑性能好，路面不渗水，外观平整密实，无松散脱粒现象，无新增病害，达到了预期效果。CAP再生抗滑封层技术能有效封闭路面进水通道，避免路面水损坏，通过提高原有沥青的粘附性和集料的嵌锁作用，大大提高了路面摩擦系数，恢复和改善了路面的使用性能。

表1 试验段路面性能指标检测结果表

5 CAP再生抗滑封层与其他路面养护技术应用效果对比

柳州北环高速公路历年来主要采用了微表处、加铺超薄磨耗层(AC-8)、铣刨重铺、就地热再生、CAP再生抗滑封层等技术进行路面养护，现将各种技术的实际应用效果进行对比，详见表2(表中数据为2020年11月检测结果)。

表2 历年主要养护措施及使用性能数据对比表

5.1 使用性能对比分析

5.1.1 抗滑性能

从表2看出，CAP再生抗滑封层试验段的抗滑值和横向力系数明显高于其他路段，与同期实施的超薄磨耗层(AC-8)、铣刨重铺(AC-13)、就地热再生(AC-13)路段相比，衰减更少，抗滑性能保持更好。构造深度方面，只有微表处路段相对偏低，其他路段都比较高。

5.1.2 防水性能

各路段基本不渗水，防水性能良好。

5.1.3 新增病害情况

微表处路段出现了大面积的推移拥包；加铺超薄磨耗层路段出现了一些反射裂缝；其他路段没有出现新增病害。

5.2 应用效果对比小结

从以上对比可以看出，CAP再生抗滑封层试验段使用性能良好，优于微表处和加铺超薄磨耗层(AC-8)路段，使用一年后的抗滑性能也好于同期的铣刨重铺路段和就地热再生路段。

6 效益对比分析

将CAP再生抗滑封层技术与柳州北环高速公路已实施的其他路面养护技术进行经济、环保及其他有关方面的效益比较分析。各路面养护技术的实施单价、年均费用、施工作业耗时等见表3。

表3 效益对比分析表

6.1 经济效益

由表3可知，CAP再生抗滑封层的单价最低，只有铣刨重铺磨耗层(2 cmAC-8)单价的34%，铣刨重铺(4 cmAC-13)单价的22%，就地热再生(4 cmAC-13)单价的37%；按预计使用年限计算，其年平均费用也是最低的，比铣刨重铺磨耗层(2 cmAC-8)降低46%，比铣刨重铺(4 cmAC-13)降低34%，比就地热再生(4 cmAC-13)降低40%。微表处虽然费用也较低，但使用效果不理想。相比而言，CAP再生抗滑封层具有更高的性价比。

目前柳州北环高速公路尚有70万m2路面需要养护处治，其中大部分路段(约50万m2)只存在沥青老化、麻面、轻微掉粒等较轻的病害，如果这些路段采用CAP再生抗滑封层技术进行养护，相比铣刨重铺磨耗层(2 cmAC-8)每年可节约养护费214万元，相比铣刨重铺上面层(4 cmAC-13)每年节约127万元，相比就地热再生(4 cmAC-13)每年节约169万元，经济效益十分显著。

6.2 环保效益

CAP再生抗滑封层施工为直接加铺，不铣刨原路面，不产生废料；抗磨砂使用玄武岩或辉绿岩集料中1～6 mm这档不常用的“废料”，充分利用了材料；常温施工，不用加热，能耗较低。相比加铺磨耗层(AC-8)和铣刨重铺等路面养护技术，CAP再生抗滑封层能够降低资源消耗，减少污染，降低施工能耗，是较为环保的方案。