CAP再生抗滑封層技術在柳州北環瀝青路面的應用研究

周展勤

(廣西交通投資集團柳州高速公路運營有限公司柳州分公司，廣西 柳州 545005)

0 引言

高速公路瀝青路面在達到或接近使用年限(15年)時，都會出現各種病害，如瀝青老化、麻面、車轍、松散、滲水、唧漿、坑槽、裂縫等通病。如何積極主動地對高速公路瀝青路面病害采取預防性養護，應用或開發新材料和新技術，高質量、高效率、低成本、環保、低風險地維護高速公路瀝青路面，保證高速公路瀝青路面的行車舒適性、安全性，已成為高速公路養護管理部門需要研究和探索的主要課題。

通過國內外大量經驗及數據分析可知，高速公路預防性養護能有效提高路面的一些重要技術指標，延長道路使用壽命，推遲大修時間，降低運營成本。CAP技術作為一種預防性養護技術[1]，能有效延緩瀝青路面的老化時間，還能有效解決路面滲水問題，恢復路面性能。柳州北環高速公路于2006年10月建成通車，將于2021年10月到達使用年限。在通車多年后，其瀝青路面相繼出現瀝青老化、松散、滲水、裂縫等病害。本文結合柳州北環高速公路工程實例，介紹CAP再生抗滑封層技術在瀝青路面的應用效果，為廣西高速公路預防性養護提供參考。

1 CAP作用機理

CAP再生抗滑封層技術在方法、模式、工藝、產品、技術等方面，具有獨創性，有自主知識產權和專利。CAP再生抗滑封層專利技術由深圳市魁道道路用材技術開發有限公司開發，專利號為：ZL 2004 I 0101036.5；ZL 2009 I 0109721.5。

CAP再生抗滑封層技術在廣西為首次應用，主要作用機理包括以下幾個方面。

1.1 無坑帶

在進行CAP抗滑封層施工前先對原路面裂縫采用無坑帶進行修復。無坑帶滿足道路動壓水、重荷載、大溫縮的交通環境狀態，超過道路瀝青的使用周期。其重要技術指標為：抗動水壓力>1.5 MPa、抗酸堿溶液的粘接力>6 N/mm，大大超出《路面裂縫貼縫膠》(JT/T969-2015)標準即粘結強度0.2 MPa的要求，其非常優異的抗老化、低溫柔性、延度等性能能大大減少瀝青路面水損害問題。

1.2 CAP瀝青還原劑

主要由改性乳化瀝青、活化材料、滲透材料、樹脂粘結材料等組成，是雙組份瀝青還原劑，可對瀝青結合料進行滲透和粘結，激活老化瀝青膠質，恢復瀝青原有性能，提高原有瀝青的抗剝落能力，形成保護封層，延長道路使用壽命[2]。

1.3 抗磨砂

通常為玄武巖或輝綠巖機制砂，粒徑為1～6 mm。通過CAP粘結，嵌鎖松散的集料，能增加摩擦力和耐磨性，還能提高路面防水能力，使路面達到翻新效果。

2 CAP試驗段施工工藝

CAP試驗段選在柳州北環高速公路K939+000～K939+300段進行，該路段既有彎度，也有一定的坡度，且該試驗段存在瀝青老化、麻面、松散、掉粒、輕微車轍、反射裂縫等病害。

2.1 原路面病害修復

進行CAP+抗磨砂同步封層作業前，應對比較明顯的反射裂縫進行修補。無坑帶封層修補施工共分三個步驟[3]。

(1)對主裂縫用噴火槍將無坑帶高溫烤熔，同時對裂縫高溫烤熱，使熔化的無坑帶充分填充到裂縫深處。

(2)在主裂縫周邊涂刷約60 cm寬的CAP(形狀要呈工整的長方形或正方形)，目的是將主裂縫周邊的細微裂縫徹底封水。

(3)在涂刷CAP的區域時，均勻鋪灑一層抗磨砂層，養生1 h后可進行下一步CAP抗滑封層施工。

2.2 CAP抗滑封層施工

CAP翻新再生抗滑封層整體灑鋪前，需對起點和終點接縫處貼標線紙進行保護。CAP翻新再生抗滑封層施工過程共分四個步驟，歷時3 h左右。

(1)同步灑鋪滲粘層CAP+抗磨砂：由同步封層施工車輛以6 km/h的速度均勻灑鋪材料。該試驗段長300 m，耗時3 min就可全部灑鋪完畢。

(2)膠輪壓路機碾壓作業：底層CAP+抗滑砂灑鋪完畢后，需養生2 h，然后用膠輪壓路機碾壓4～5遍，使CAP充分包裹抗磨砂，讓灑鋪層更平整密實。

(3)灑鋪封固層CAP：經壓路機碾壓4～5遍后，可以立即灑鋪封固層CAP，用時3 min。

(4)二次碾壓及開放交通：灑鋪完封固層CAP后，需養生1 h，然后用膠輪壓路機再次碾壓2～3遍，即可開放交通，正常使用[4]。

2.3 現場試驗檢測

施工完成后在現場對試驗段橫向力系數、構造深度、摩擦系數以及滲水系數進行測定，具體結果見表1～4。

對試驗段300 m進行了摩擦系數測定，每100 m測3處，每處測3個點。測定儀器采用BM-Ⅲ擺式摩擦系數測定儀。測定結果如表1所示。

表1 摩擦系數測定值統計表

對試驗段300 m進行了構造深度測定，每100 m測3處，每處測3個點。測定方法采用手工鋪砂法。測定結果如表2所示。

表2 構造深度測定值統計表

對試驗段300 m進行了橫向力系數測定，每100 m測3處，每處測3個點。測定方法采用偏轉輪拖車法。測定結果如表3所示。

對試驗段300 m進行了滲水系數測定，每100 m測3處，每處測3個點。測定方法采用常規瀝青路面滲水系數測定方法。測定結果如表4所示。

表3 橫向力系數測定值統計表

表4 滲水系數測定值統計表

在施工完后測定的摩擦系數、構造深度、橫向力系數與滲水系數平均值分別為72.00、0.95、61.22、0。在此之后運行三個月、六個月、九個月分別再次對相關數據進行了測量，具體數據如表5所示。

表5 通車后的檢測數據統計表

3 不同預防性養護措施質量經濟效益對比分析

為延長道路使用壽命，推遲大修時間，降低運營成本，柳州北環高速公路歷年進行過多次預防性養護，例如MS-3型微表處、銑刨重鋪、加鋪超薄磨耗層與瀝青路面就地熱再生(4 cm)等，具體處置方式、綜合單價、橫向力系數、構造深度、摩擦系數和每公里維修所需時間如表6所示。

表6 歷年處治方法、綜合單價、橫向力系數、構造深度、摩擦系數和作業時間等對比匯總表

3.1 各種處置方法、性能、效益對比分析

3.1.1 綜合單價對比

CAP綜合單價較低(微表處單價雖然更低，但橫向力系數最差)，是銑刨重鋪AC-8(2019年)單價的38%，是銑刨重鋪AC-13(2018年)單價的23%。

3.1.2 橫向力系數對比

根據《公路技術狀況評定標準》(JTG 5210-2018)[5]，橫向力系數的最低要求為≥36.5。當SFC為36.5時，相對應的路面抗滑性能指數SRI為75。上述所有橫向力系數值均滿足要求。CAP處治后路面橫向力系數檢測值高于往年微表處和加鋪超薄磨耗層處治后的檢測值，與銑刨重鋪AC-13后檢測值差距不大。北環高速公路CAP路面的橫向力系數為61.22，高于規范要求，說明CAP處治后路面抗滑性能好。

3.1.3 構造深度對比

根據《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2017)[6]，構造深度的最低要求為0.55。上述所有構造深度值均滿足要求。2013年微表處為0.58 mm，剛滿足規范要求；2014年AC-13、2015年AC-8、2020年AC-13和2019年CAP的構造深度相當；2018年AC-13、2019年AC-13、2019年AC-8的構造深度相當。北環CAP路面的構造深度為0.95 mm，大大高于規范要求，說明CAP處治后路面抗滑性能好。

3.1.4 摩擦系數對比

根據《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2017)[6]，摩擦系數的最低要求為54。上述所有摩擦系數值均滿足要求。未維修過的路面、2013年微表處、2014年AC-13的摩擦系數相當；2015年AC-8、2018年AC-13、2019年AC-13、2019年AC-8的摩擦系數相當。北環CAP路面的摩擦系數為72，摩擦系數值最大，大大高于規范要求，說明CAP處治后路面抗滑性能好。

3.1.5 作業時間對比

CAP處治工序較少，施工便利，占道施工時間最短，對交通干擾小，更加安全。

3.1.6 抗滲性能(滲水系數)

CAP處治后的路面和微表處、銑刨重鋪、熱再生的路面都基本不滲水。

3.1.7 其他優勢

采用CAP處治瀝青路面，不銑刨、不破壞路面結構強度，厚度薄，基本不改變路面高程，不需提升護欄。

綜上：CAP抗滑封層單價較低，處治后的路面抗滑性能與銑刨重鋪的相當，封水抗滲性能好，使路面恢復良好的路用性能，且CAP施工便利，占道時間最短，對交通影響最小。

3.2 各種處置方法環保對比分析

(1)銑刨重鋪產生的廢料污染環境、浪費資源，且需再次消耗大量不可再生的碎石與瀝青。

(2)熱再生能減少碎石與瀝青的使用，減少施工成本和對環境的污染，但高溫施工會產生大量的能耗與廢氣。

(3)MS-3型微表處在常溫下施工，能耗低。

(4)CAP再生抗滑封層不需銑刨路面，使用1～6 mm的玄武巖或輝綠巖這檔不常用的“廢料”，降低成本。常溫施工，能耗低。

綜上，CAP再生抗滑封層能夠降低資源消耗，有效減少污染，降低施工能耗，是較為環保的方案。

4 結語

CAP再生抗滑封層技術可以有效解決瀝青路面老化、麻面、車轍、松散、滲水、唧漿、坑槽、裂縫等病害。本文在分析CAP技術的作用機理、施工工藝，并且對比分析其他預防性養護的質量及經濟效益之后，得出以下結論：

(1)采用CAP再生抗滑封層技術能有效封閉進水通道，提高原有瀝青粘附性及提高集料嵌鎖，滲水系數基本為零，避免路面的水損壞。

(2)從檢測結果可以看出，CAP再生抗滑封層能大大提升老化路面抗滑系數，高于規范要求，車輛行駛更安全。

(3)和銑刨重鋪需要封閉車道長時間施工相比，CAP再生抗滑封層施工簡單、高效(4 h左右可以解封)，對交通干擾小，能夠適用于大交通流量的路況。

(4)實施CAP再生抗滑封層，不僅能夠大幅提升抗滑系數，同時還能夠有效降低行駛噪音，美化路面，改善運營條件。

(5)與其他技術工藝相比較，CAP再生抗滑封層的性價比優勢明顯，用少量的資金進行功能性的修復，可節約后期大中修或重建的資金，使用壽命達5年以上，達到省錢、省事的效果。

(6)實施CAP翻新后，破損率為0，而且其厚度只有6 mm，不影響標高，滿足要求，無須提升護欄高度。

(7)CAP能夠降低資源消耗、有效減少污染，更為環保。

因此，CAP再生抗滑封層技術是一種質量可靠、經濟、適用性高且更為環保的預防性養護措施。