CAP沥青还原剂防治水损害的预防性养护应用研究

王建章 章金桥 宁 军

（1.武汉市公路管理处 武汉 430051；2.蔡甸区公路管理局 蔡甸 430100）

沥青路面在使用过程中，在光、水、空气等各种因素的作用下，路面容易产生老化现象，进而导致路面产生裂缝、网裂、龟裂、麻面、脱皮、松散与坑槽等路面病害，并进一步发展为结构性破坏等水损害［1］。湖北省潮湿多雨，夏季严热，冬季寒冷，境内大部分为山区丘陵，气候条件对沥青路面非常不利，很容易导致沥青路面的老化和水损害，对沥青路面进行预防性养护尤其显得重要［2－4］。因此，针对我省的气候条件和通常采用的沥青路面表面层结构，本文在我省蔡城公路开展了用“魁道CAP沥青还原剂”来进行预防性养护的应用研究，以寻求一种经济、实用、快捷、方便的预防性养护方式。

1 完全封层室内试验研究

1.1 “魁道完全封层”机理

沥青路面的裂缝区域是脆弱的［5］，任何损伤势必带来裂缝更大更快的恶化，而裂缝里的石粒对裂缝壁起着重要的支撑作用，见图1。

图1 荷载力的分解

为了防止和减少裂缝在轮载冲击时裂缝两边的塌裂，在裂缝的封闭过程中，应防止机械外力恶化裂缝的结构。使用无损伤的工艺对裂缝封闭的同时还起着防止裂缝恶化的作用，对较宽的裂缝应撒上适当的碎石，产生挤嵌连结作用，即封闭裂缝的同时，把外力在裂缝上产生的集中冲击力转化为对裂缝壁的支撑力，达到防止裂缝崩塌的效果。

同时，必须把可见裂缝、孔隙、微裂等渗水通道都封闭。在具体的工程实践中，要把看得见的裂缝用胶质材料进行封闭后，再把周围的微裂缝、孔隙等可能渗水的通道用有渗透性和粘结性的材料进行封闭，形成防水层，达到完全封闭的效果。例如，传统的“灌缝”等裂缝处治方法，没有综合处治裂缝区域的松散和细微裂缝，对裂缝区域的防水不完全，成为裂缝病害处治无效的主要原因。

“魁道完全封层”是通过“魁道压缝带”与“魁道CAP沥青还原剂”共同作用，封闭沥青层所有可能的进水通道，彻底切断水的来源，从而达到避免或推迟沥青层受到损坏的目的。

1.2 压缝带及其性能

压缝带主要由改性沥青、高强粘结材料、高强纤维、抗老化剂、抗剥落剂等材料组成。

1.2.1 高低温性能

（1）压缝带软化点和耐高温性能的测试。根据《沥青软化点试验（环球法）》T0606－2000方法测试，结果＞100℃。

在55，60，65，70，75，80 ℃下，把压缝带放置于烤箱中各24h，测量其减少的高度，测试结果见表1。

表1 压缝带耐高温性能测试

（2）压缝带低温弹性测试。把压缝带试件放置在如下温度：5，0，－5，－10，－15℃各24h，然后每个试件沿着1m直径的半圆弯曲，在测量弯度后，检验开裂和偏移，测试结果见表2。

表2 压缝带低温弹性测试

根据以上测试结果，可以证明压缝带材料具有良好的高低温性能，保证压缝带在应用到路面上以后，高温不粘车轮，低温不开裂。

1.2.2 压缝带力学性能

（1）压缝带粘接力和延度测试。在打毛的水泥板上涂普通沥青粘结油，把切成4cm×4cm尺寸的压缝带，用环氧树脂粘贴在试件上。中等程度加热压缝带后放置到水泥板上。然后把水泥板置于测试机中，进行力度为200N的拉伸测试。结果见表3。

表3 压缝带粘结力和延度测试

（2）压缝带水密性测试。试件尺寸为25mm×40mm，用压缝带连接水泥预制管，管内径是100 mm，表面涂上底油。在建筑预制件的两端用压缝带粘结上金属块。用螺栓给整个预制件加压，另一端有压力表，连接进水和空气输出，温度为20℃，时间为15min。测试结果见表4。

表4 压缝带水密性测试

从压缝带力学性能的测试结果，可以证明压缝带材料具有良好的粘结力和延展性，保证压缝带紧密粘结在裂缝面上，在裂缝变化、车轮荷载和水的作用下不会脱落，同时保证良好的隔水效果。

1.3 CAP沥青还原剂及其性能

CAP沥青还原剂为含活化物的双组份冷混合沥青还原剂，对老化的沥青路面、桥面进行渗透和粘接，激活老化胶质和恢复其原有性能。本试验通过室内老化试验模拟沥青在路面使用过程中的老化，然后对比原样沥青、老化沥青和掺入不同掺量CAP的老化沥青的性能指标，从而检验CAP对老化沥青的还原性能。

1.3.1 CAP对道路石油沥青还原性

原样沥青采用较常用的70号A级道路石油沥青，老化沥青通过薄膜加热烘箱制取。老化后沥青及技术指标见表5。

表5 原样沥青老化后性能及技术要求

分别在老化后的沥青中加入3%，6%，9%，12%的CAP，搅拌均匀后检测沥青的各项性能指标，其结果汇总见表6。由表6可见，随着CAP的加入，老化后沥青的针入度、延度明显恢复，甚至达到和超过了原样沥青的性能，而软化点却没有出现显著降低。上述结果说明CAP对老化后的沥青有明显的再生作用，但显然过多的掺入CAP会降低沥青的高温性能，而且从性价比的角度来考虑也不合适。综合考虑后，选定CAP掺量为4.5%～11%，还原后的老化沥青各项性能都能符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40－2004）中70号A级道路石油沥青的技术要求。

表6 沥青性能试验结果汇总表

1.3.2 CAP渗透性能试验

根据马歇尔试验结果确定的矿料级配和最佳油石比成型车辙试件用于CAP渗透性能试验，为了模拟路面的老化效果，在成型车辙试件前对改性沥青进行了10h的薄膜老化试验。成型后在试件表面上按0.5kg／m2的用量刷涂CAP，放置30d后，用棉纱粘三氯乙烯把车辙试件表面的沥青膜擦掉，然后把车辙试件涂有CAP的上表面3 cm切割下来，最后把试件上表面3cm与下面2 cm的混合料分别用离心分离法抽提，并用旋转蒸发器把沥青分离出来分别作针入度、软化点、延度试验，具体试验结果见表7。

表7 CAP渗透性试验结果

从上述试验结果可以看到，车辙试件上部3 cm混合料中的沥青与车辙试件3cm以下混合料中的沥青相比：针入度从25增加到了34，增加了36.0%；延度从8cm增加到了15cm，增加了87.5%；软化点从75℃降到了69℃，仅降低了9.3。这说明CAP已渗入到沥青混合料的内部，并对沥青混合料中的沥青起到了明显的再生作用，同时对沥青的高温性能没有明显的降低。

通过上述试验与分析，可以得出“魁道CAP沥青还原剂”对沥青路面具有较强的渗透效果，从而保证了对沥青面层一定厚度内老化沥青还原的有效性。

1.4 抗磨砂及其性能

抗磨砂为高强度、耐磨耗的机制砂研磨料，粒径一般为0.2～0.5mm。抗磨砂材料可选用碳化硅、棕刚玉、铁矿砂、金刚砂等磨料，颜色为灰、黑色，经过水力精心筛选，机械加工，筛选分级等方法制成的研磨材料，用于改善路面实施完全封层后的微观构造，从而改善路面抗滑能力。

2 蔡城公路预防性养护应用研究

蔡城公路于2012年7月在K5＋700－K7＋700对原路面实施了CAP同步抗磨砂封层养护施工，于2012年9月在K7＋700－k9＋800实施了微表处养护施工。为了解预防性养护施工工艺的效果，本文选取了微表处和CAP施工的相邻断面做比较，其中K7＋200～K7＋700为经过CAP同步抗磨砂封层施工的路面，K7＋700～K8＋200为微表处施工的路面。

2014年7月19日对以上路段进行调查后发现：微表处处治路面不到2年后，路面出现翻浆、脱块、网裂、裂缝等病害，见图2。

图2 微表处路面病害图

裂缝的数量统计见表8。

表8 K7＋700～K8＋200段微表处处治路面裂缝统计

由图3和表8可见，经过微表处措施后，厚度达到1cm，通车2年后因各种因素，整个微表处可能仍是一个透水层，已经失去了保护原有路面结构的作用，并且经实地行驶，其噪音比原路面要大，影响行车舒适性。

CAP同步抗磨砂封层施工2年后，路面视觉效果随着时间的变化变得有些花，但其对原有路面的美化作用还是存在的，最主要的是对原路面结构起到了很好的保护作用。

经CAP同步抗磨砂封层施工2年后路面的裂缝情况见表9。

表9 经CAP同步抗磨砂封层施工2年后路面裂缝统计表

对比没有做预防性养护的路面效果来看，CAP同步抗磨砂封层作为一种高性能超薄封层，它有效地保护了原有路面，路面裂缝只有微表处的4%，较好地延缓了路面病害的产生。

3 结论

在旧沥青路面上实施CAP同步抗磨砂封层，实现功能主要体现在：

（1）防治水损害。

（2）通过耐磨细集料牢固粘附于旧沥青路面表面或部分充填空隙，保持或明显提高原路面表面抗滑能力。

（3）通过表面涂层吸收紫外线从而保护沥青混凝土，延长沥青膜老化时间。

（4）在旧路面上充填封闭已经出现的微裂纹，延迟龟裂、网裂及坑洞出现的时间，避免出现加速损害。

综上所述，CAP沥青还原剂对于南方多雨地区预防早期水损害，延长沥青路面使用寿命有显著效果。

［1］ 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防［M］.北京：人民交通出版社，2008

［2］ 张恒娟.一种沥青路面预防性养护的好方法：表面涂刷沥再生［J］.中国市政工程，2002（6）：14－15，29.

［3］ 姚玉林，任 勇，陈拴发.沥青路面的预防性养护时机［J］.长安大学学报：自然科学版，2006（6）：34－38.

［4］ JTJ 073.2－2001公路沥青路面养护技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2001.

［5］ 肖 伟，何健杰，雷 鸣.沥青路面裂缝修复新技术初探［J］.西南公路，2006（1）：29－30.