CAP瀝青還原劑防治水損害的預防性養護應用研究

王建章 章金橋 寧 軍

（1.武漢市公路管理處 武漢 430051；2.蔡甸區公路管理局 蔡甸 430100）

瀝青路面在使用過程中，在光、水、空氣等各種因素的作用下，路面容易產生老化現象，進而導致路面產生裂縫、網裂、龜裂、麻面、脫皮、松散與坑槽等路面病害，并進一步發展為結構性破壞等水損害［1］。湖北省潮濕多雨，夏季嚴熱，冬季寒冷，境內大部分為山區丘陵，氣候條件對瀝青路面非常不利，很容易導致瀝青路面的老化和水損害，對瀝青路面進行預防性養護尤其顯得重要［2－4］。因此，針對我省的氣候條件和通常采用的瀝青路面表面層結構，本文在我省蔡城公路開展了用“魁道CAP瀝青還原劑”來進行預防性養護的應用研究，以尋求一種經濟、實用、快捷、方便的預防性養護方式。

1 完全封層室內試驗研究

1.1 “魁道完全封層”機理

瀝青路面的裂縫區域是脆弱的［5］，任何損傷勢必帶來裂縫更大更快的惡化，而裂縫里的石粒對裂縫壁起著重要的支撐作用，見圖1。

圖1 荷載力的分解

為了防止和減少裂縫在輪載沖擊時裂縫兩邊的塌裂，在裂縫的封閉過程中，應防止機械外力惡化裂縫的結構。使用無損傷的工藝對裂縫封閉的同時還起著防止裂縫惡化的作用，對較寬的裂縫應撒上適當的碎石，產生擠嵌連結作用，即封閉裂縫的同時，把外力在裂縫上產生的集中沖擊力轉化為對裂縫壁的支撐力，達到防止裂縫崩塌的效果。

同時，必須把可見裂縫、孔隙、微裂等滲水通道都封閉。在具體的工程實踐中，要把看得見的裂縫用膠質材料進行封閉后，再把周圍的微裂縫、孔隙等可能滲水的通道用有滲透性和粘結性的材料進行封閉，形成防水層，達到完全封閉的效果。例如，傳統的“灌縫”等裂縫處治方法，沒有綜合處治裂縫區域的松散和細微裂縫，對裂縫區域的防水不完全，成為裂縫病害處治無效的主要原因。

“魁道完全封層”是通過“魁道壓縫帶”與“魁道CAP瀝青還原劑”共同作用，封閉瀝青層所有可能的進水通道，徹底切斷水的來源，從而達到避免或推遲瀝青層受到損壞的目的。

1.2 壓縫帶及其性能

壓縫帶主要由改性瀝青、高強粘結材料、高強纖維、抗老化劑、抗剝落劑等材料組成。

1.2.1 高低溫性能

（1）壓縫帶軟化點和耐高溫性能的測試。根據《瀝青軟化點試驗（環球法）》T0606－2000方法測試，結果＞100℃。

在55，60，65，70，75，80 ℃下，把壓縫帶放置于烤箱中各24h，測量其減少的高度，測試結果見表1。

表1 壓縫帶耐高溫性能測試

（2）壓縫帶低溫彈性測試。把壓縫帶試件放置在如下溫度：5，0，－5，－10，－15℃各24h，然后每個試件沿著1m直徑的半圓彎曲，在測量彎度后，檢驗開裂和偏移，測試結果見表2。

表2 壓縫帶低溫彈性測試

根據以上測試結果，可以證明壓縫帶材料具有良好的高低溫性能，保證壓縫帶在應用到路面上以后，高溫不粘車輪，低溫不開裂。

1.2.2 壓縫帶力學性能

（1）壓縫帶粘接力和延度測試。在打毛的水泥板上涂普通瀝青粘結油，把切成4cm×4cm尺寸的壓縫帶，用環氧樹脂粘貼在試件上。中等程度加熱壓縫帶后放置到水泥板上。然后把水泥板置于測試機中，進行力度為200N的拉伸測試。結果見表3。

表3 壓縫帶粘結力和延度測試

（2）壓縫帶水密性測試。試件尺寸為25mm×40mm，用壓縫帶連接水泥預制管，管內徑是100 mm，表面涂上底油。在建筑預制件的兩端用壓縫帶粘結上金屬塊。用螺栓給整個預制件加壓，另一端有壓力表，連接進水和空氣輸出，溫度為20℃，時間為15min。測試結果見表4。

表4 壓縫帶水密性測試

從壓縫帶力學性能的測試結果，可以證明壓縫帶材料具有良好的粘結力和延展性，保證壓縫帶緊密粘結在裂縫面上，在裂縫變化、車輪荷載和水的作用下不會脫落，同時保證良好的隔水效果。

1.3 CAP瀝青還原劑及其性能

CAP瀝青還原劑為含活化物的雙組份冷混合瀝青還原劑，對老化的瀝青路面、橋面進行滲透和粘接，激活老化膠質和恢復其原有性能。本試驗通過室內老化試驗模擬瀝青在路面使用過程中的老化，然后對比原樣瀝青、老化瀝青和摻入不同摻量CAP的老化瀝青的性能指標，從而檢驗CAP對老化瀝青的還原性能。

1.3.1 CAP對道路石油瀝青還原性

原樣瀝青采用較常用的70號A級道路石油瀝青，老化瀝青通過薄膜加熱烘箱制取。老化后瀝青及技術指標見表5。

表5 原樣瀝青老化后性能及技術要求

分別在老化后的瀝青中加入3%，6%，9%，12%的CAP，攪拌均勻后檢測瀝青的各項性能指標，其結果匯總見表6。由表6可見，隨著CAP的加入，老化后瀝青的針入度、延度明顯恢復，甚至達到和超過了原樣瀝青的性能，而軟化點卻沒有出現顯著降低。上述結果說明CAP對老化后的瀝青有明顯的再生作用，但顯然過多的摻入CAP會降低瀝青的高溫性能，而且從性價比的角度來考慮也不合適。綜合考慮后，選定CAP摻量為4.5%～11%，還原后的老化瀝青各項性能都能符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40－2004）中70號A級道路石油瀝青的技術要求。

表6 瀝青性能試驗結果匯總表

1.3.2 CAP滲透性能試驗

根據馬歇爾試驗結果確定的礦料級配和最佳油石比成型車轍試件用于CAP滲透性能試驗，為了模擬路面的老化效果，在成型車轍試件前對改性瀝青進行了10h的薄膜老化試驗。成型后在試件表面上按0.5kg／m2的用量刷涂CAP，放置30d后，用棉紗粘三氯乙烯把車轍試件表面的瀝青膜擦掉，然后把車轍試件涂有CAP的上表面3 cm切割下來，最后把試件上表面3cm與下面2 cm的混合料分別用離心分離法抽提，并用旋轉蒸發器把瀝青分離出來分別作針入度、軟化點、延度試驗，具體試驗結果見表7。

表7 CAP滲透性試驗結果

從上述試驗結果可以看到，車轍試件上部3 cm混合料中的瀝青與車轍試件3cm以下混合料中的瀝青相比：針入度從25增加到了34，增加了36.0%；延度從8cm增加到了15cm，增加了87.5%；軟化點從75℃降到了69℃，僅降低了9.3。這說明CAP已滲入到瀝青混合料的內部，并對瀝青混合料中的瀝青起到了明顯的再生作用，同時對瀝青的高溫性能沒有明顯的降低。

通過上述試驗與分析，可以得出“魁道CAP瀝青還原劑”對瀝青路面具有較強的滲透效果，從而保證了對瀝青面層一定厚度內老化瀝青還原的有效性。

1.4 抗磨砂及其性能

抗磨砂為高強度、耐磨耗的機制砂研磨料，粒徑一般為0.2～0.5mm。抗磨砂材料可選用碳化硅、棕剛玉、鐵礦砂、金剛砂等磨料，顏色為灰、黑色，經過水力精心篩選，機械加工，篩選分級等方法制成的研磨材料，用于改善路面實施完全封層后的微觀構造，從而改善路面抗滑能力。

2 蔡城公路預防性養護應用研究

蔡城公路于2012年7月在K5＋700－K7＋700對原路面實施了CAP同步抗磨砂封層養護施工，于2012年9月在K7＋700－k9＋800實施了微表處養護施工。為了解預防性養護施工工藝的效果，本文選取了微表處和CAP施工的相鄰斷面做比較，其中K7＋200～K7＋700為經過CAP同步抗磨砂封層施工的路面，K7＋700～K8＋200為微表處施工的路面。

2014年7月19日對以上路段進行調查后發現：微表處處治路面不到2年后，路面出現翻漿、脫塊、網裂、裂縫等病害，見圖2。

圖2 微表處路面病害圖

裂縫的數量統計見表8。

表8 K7＋700～K8＋200段微表處處治路面裂縫統計

由圖3和表8可見，經過微表處措施后，厚度達到1cm，通車2年后因各種因素，整個微表處可能仍是一個透水層，已經失去了保護原有路面結構的作用，并且經實地行駛，其噪音比原路面要大，影響行車舒適性。

CAP同步抗磨砂封層施工2年后，路面視覺效果隨著時間的變化變得有些花，但其對原有路面的美化作用還是存在的，最主要的是對原路面結構起到了很好的保護作用。

經CAP同步抗磨砂封層施工2年后路面的裂縫情況見表9。

表9 經CAP同步抗磨砂封層施工2年后路面裂縫統計表

對比沒有做預防性養護的路面效果來看，CAP同步抗磨砂封層作為一種高性能超薄封層，它有效地保護了原有路面，路面裂縫只有微表處的4%，較好地延緩了路面病害的產生。

3 結論

在舊瀝青路面上實施CAP同步抗磨砂封層，實現功能主要體現在：

（1）防治水損害。

（2）通過耐磨細集料牢固粘附于舊瀝青路面表面或部分充填空隙，保持或明顯提高原路面表面抗滑能力。

（3）通過表面涂層吸收紫外線從而保護瀝青混凝土，延長瀝青膜老化時間。

（4）在舊路面上充填封閉已經出現的微裂紋，延遲龜裂、網裂及坑洞出現的時間，避免出現加速損害。

綜上所述，CAP瀝青還原劑對于南方多雨地區預防早期水損害，延長瀝青路面使用壽命有顯著效果。

［1］ 沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現象及預防［M］.北京：人民交通出版社，2008

［2］ 張恒娟.一種瀝青路面預防性養護的好方法：表面涂刷瀝再生［J］.中國市政工程，2002（6）：14－15，29.

［3］ 姚玉林，任 勇，陳拴發.瀝青路面的預防性養護時機［J］.長安大學學報：自然科學版，2006（6）：34－38.

［4］ JTJ 073.2－2001公路瀝青路面養護技術規范［S］.北京：人民交通出版社，2001.

［5］ 肖 偉，何健杰，雷 鳴.瀝青路面裂縫修復新技術初探［J］.西南公路，2006（1）：29－30.