市政道路瀝青路面CAPE 封層預防性養護技術研究

孫 洵，王唯丞

（1.中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川 成都 610081；2.同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，汽車使用量越來越大，且居民選擇自駕出行方式的比例也大幅增加，對市政道路路面的損壞增加。目前瀝青路面的養護技術有表面處治、瀝青碎石、稀漿封層路面等[1]，但是這些方法都是在路面損壞后的維修措施。CAPE 封層作為一種預防性養護措施，可以在路面損壞前進行預防性的養護，不僅能夠提高路面的美觀性，而且具有一定的經濟價值和社會效應。

國外CAPE 封層的相關研究很多，如美國以碎石作為承重層施工時，要求年平均日交通量較小，一般小于2000 輛/d；澳大利亞主要在熱拌瀝青混合料等路段使用CAPE 封層[2]。總體來看，CAPE 封層的使用壽命較長。根據國外統計，平均壽命約為9 a[3]，而且其抗滑性和耐久性都較好，缺點是前期資金的投入較高。

我國對CAPE 封層的應用較少，但近幾年由于其良好的路用性能和較長的使用壽命，使用的范圍越來越廣，一般用于新建工程、低等級道路的面層或瀝青混凝土路面的養護中。為了使CAPE 封層能夠更廣泛地應用到我國瀝青路面的養護中，結合我國市政道路存在的問題，本文從CAPE 封層的特點、材料要求和相關設計參數等方面進行分析，為市政道路瀝青路面的養護維修等相關工作提供設計依據，對提高路面的美觀性、路用性能和使用壽命都具有重要價值。

1 CAPE 封層特點

CAPE 封層主要是碎石封層系統與稀漿封層系統的結合，是一種復合式路面（見圖1）。該結構在養護工程或新建工程、低等級公路面層中應用較多。CAPE封層的經濟性和技術性能都相對較好，在眾多路面養護、路面維修等技術中是一種很好的選擇。當施工技術比較良好時，CAPE 封層路面密實、外觀平整，且具有良好的抗滑、抗車轍、抗反射裂縫、防水等性能[4]。在實際應用中，CAPE 封層更適用于路基穩定性較好、路面尚未出現嚴重病害的路面養護。

圖1 CAP E 封層典型結構

相對于其他養護技術，設計合理、施工良好的CAPE 封層具有以下幾項優點：

（1）適應路基的少量沉降；

（2）路面防水性能較好；

（3）道路美觀，符合當前“白改黑”的趨勢；

（4）路面平整度好，因此行車舒適性更好；

（5）路面揚塵少，干凈環保；

（6）養護造價較低，經濟性好；

（7）壽命周期長，約為瀝青表處的2 倍；

（8）機械化施工速度較快；

（9）節省地材、用水等資源，節約能源；

（10）路面外觀效果好，利于提高道路整體形象。

綜合上述CAPE 封層的特點分析，無論是從外觀、經濟還是實際性能出發，其性價比都較高、路用性能效果很好，尤其在市政道路養護中，其施工速度快，對城市交通影響時間較短。因此，在市政道路養護中的實際應用價值更高。

2 CAPE 封層材料要求

原材料的特性和技術指標等相關要求對瀝青路面的路用性能起著非常重要的作用，本文主要從礦料、膠結料、填料和添加劑4 個方面進行分析。

2.1 礦料

混合料應粗糙、堅硬、耐磨，并符合相關標準和規范的要求。粗集料的選擇很重要，一般選用堿性石料，如石灰巖、安山巖、輝綠巖等，玄武巖更適用于重交通路段。對于熱拌瀝青混合料，由于國外曾使用消石灰對酸性石料進行處理，同樣滿足路用要求；因為抗剝落劑能夠調整乳化瀝青的酸堿度，改變其pH,使集料與瀝青能更好地結合。

綜上所述，無論是粗集料還是細集料，堿性石料的使用效果會更好。若使用酸性石料，需使用相應添加劑，并結合相關試驗確定其使用性能。

2.2 膠結料

普通道路石油瀝青是目前比較常用的CAPE 封層的膠結料。其性能和效果較好，主要用于該結構的下部碎石封層，除了普通道路石油瀝青外，也可采用乳化瀝青、改性瀝青、熱瀝青等膠結料改善其部分技術指標，但改性瀝青只用于碎石封層。

在實際應用過程中，現場加工的改性瀝青需設置采樣口檢測其相關指標；當需要進行存儲時，應當配備攪拌設備。為了避免改性瀝青出現凝聚、離析等不良現象，在使用前及使用中同樣需隨時隨地對其進行檢測。除了現場加工，也可直接采購成品瀝青。

對于該結構上部的稀漿封層，瀝青的選擇比下部結構要少，可采用乳化瀝青、改性乳化瀝青等材料，在實際應用過程中，其與礦料的黏附性、成型時間、可拌和時間等技術指標均需滿足實際使用要求。考慮到乳化瀝青的相關技術不是很成熟，在采用SBR 膠乳品種時，要以實際試驗結果為準。

2.3 填料

填料的選擇以水泥為主，也可采用消石灰、礦粉等。填料應當疏松干燥、無結團。水泥和消石灰主要用來調節拌和時間，礦粉主要用來改善礦料的級配。同時，填料還具有提高混合料穩定性和強度的功能。

2.4 添加劑

添加劑主要用來調節混合料的拌和時間，同時調節混合料的技術性能等相關指標，進而決定開放交通的時間，尤其在養護維修時，由于市政道路車輛出行比例大，其維修養護的時間對市政交通的影響非常大。目前，添加劑主要有有機類和無機鹽類等類型。在使用添加劑時，其不能對混合料產生不好的作用效果，且添加劑的用量也是CAPE 封層設計中一項非常重要的參數。

3 CAPE 封層設計方法

在CAPE 封層中，碎石封層和稀漿封層都有其各自的作用機理，其設計參數需結合相關試驗確定。稀漿封層的作用機理是滲透到下部結構層中，對其進行有效的填充。碎石封層主要用來抵抗荷載和磨耗，增加路面的抗剪切性能。圖2 為CAPE 封層組合示意圖。

圖2 CAP E 封層組合示意圖

CAPE 封層在設計前應當充分了解下承層的狀況，并結合實際需求確定CAPE 封層的技術參數和組合類型。根據項目特點選擇合適的原材料，通過配合比設計滿足相關的技術要求。稀漿封層的類型、最大公稱粒徑、成型厚度和干礦料攤鋪量是影響CAPE封層性能的主要指標，相關參數取值見表1。

表1 稀漿封層分類

國外CAPE 封層的應用技術非常廣泛。南非作為該種結構的起始地，CAPE 封層的形式主要有兩種：第一種是碎石封層（13 mm）與Ⅰ型（Ⅱ型）稀漿封層的結合；第二種是碎石封層（19 mm）與Ⅰ型和Ⅱ型（Ⅱ型和Ⅱ型）雙層稀漿封層的結合。第一種主要用于交通量較小的市政道路，第二種主要用于交通量較大的市政道路。美國CAPE 封層中的碎石封層主要有9.5 mm、13 mm 和19 mm 三種，稀漿封層也有Ⅰ型和Ⅱ型兩種類型。澳大利亞CAPE 封層下部碎石封層主要為20 mm 的碎石，稀漿封層一般采用Ⅱ型。通過借鑒國外相關應用成果，結合我國市政道路實際情況，建議CAPE 封層的組合類型見表2，在實際養護設計中可進行參考。

表2 CAP E 封層的組合類型

針對不同市政道路狀況，應當設計不同的CAPE封層組合類型，選擇合適的原材料與合理的配合比。CAPE 封層瀝青路面作為市政道路建設中的一種新型路面，具有經濟性好、建設速度快、行車舒適等優點。而且作為預防性養護的一種手段，已經贏得了許多市政道路管理部門的關注。

4 結語

本文對瀝青路面預防性養護表面封層中的CAPE 封層的特點進行了分析，敘述了CAPE 封層的膠結料、集料、填料和添加劑等材料的技術要求，并給出了CAPE 封層的建議組合類型，可為CAPE 封層的設計提供參考，進而提高市政道路瀝青路面的使用耐久性、維護方便性和行車舒適性。