CAP再生抗滑封层技术在柳州北环沥青路面的应用研究

周展勤

(广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司柳州分公司，广西 柳州 545005)

0 引言

高速公路沥青路面在达到或接近使用年限(15年)时，都会出现各种病害，如沥青老化、麻面、车辙、松散、渗水、唧浆、坑槽、裂缝等通病。如何积极主动地对高速公路沥青路面病害采取预防性养护，应用或开发新材料和新技术，高质量、高效率、低成本、环保、低风险地维护高速公路沥青路面，保证高速公路沥青路面的行车舒适性、安全性，已成为高速公路养护管理部门需要研究和探索的主要课题。

通过国内外大量经验及数据分析可知，高速公路预防性养护能有效提高路面的一些重要技术指标，延长道路使用寿命，推迟大修时间，降低运营成本。CAP技术作为一种预防性养护技术[1]，能有效延缓沥青路面的老化时间，还能有效解决路面渗水问题，恢复路面性能。柳州北环高速公路于2006年10月建成通车，将于2021年10月到达使用年限。在通车多年后，其沥青路面相继出现沥青老化、松散、渗水、裂缝等病害。本文结合柳州北环高速公路工程实例，介绍CAP再生抗滑封层技术在沥青路面的应用效果，为广西高速公路预防性养护提供参考。

1 CAP作用机理

CAP再生抗滑封层技术在方法、模式、工艺、产品、技术等方面，具有独创性，有自主知识产权和专利。CAP再生抗滑封层专利技术由深圳市魁道道路用材技术开发有限公司开发，专利号为：ZL 2004 I 0101036.5；ZL 2009 I 0109721.5。

CAP再生抗滑封层技术在广西为首次应用，主要作用机理包括以下几个方面。

1.1 无坑带

在进行CAP抗滑封层施工前先对原路面裂缝采用无坑带进行修复。无坑带满足道路动压水、重荷载、大温缩的交通环境状态，超过道路沥青的使用周期。其重要技术指标为：抗动水压力>1.5 MPa、抗酸碱溶液的粘接力>6 N/mm，大大超出《路面裂缝贴缝胶》(JT/T969-2015)标准即粘结强度0.2 MPa的要求，其非常优异的抗老化、低温柔性、延度等性能能大大减少沥青路面水损害问题。

1.2 CAP沥青还原剂

主要由改性乳化沥青、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，可对沥青结合料进行渗透和粘结，激活老化沥青胶质，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]。

1.3 抗磨砂

通常为玄武岩或辉绿岩机制砂，粒径为1～6 mm。通过CAP粘结，嵌锁松散的集料，能增加摩擦力和耐磨性，还能提高路面防水能力，使路面达到翻新效果。

2 CAP试验段施工工艺

CAP试验段选在柳州北环高速公路K939+000～K939+300段进行，该路段既有弯度，也有一定的坡度，且该试验段存在沥青老化、麻面、松散、掉粒、轻微车辙、反射裂缝等病害。

2.1 原路面病害修复

进行CAP+抗磨砂同步封层作业前，应对比较明显的反射裂缝进行修补。无坑带封层修补施工共分三个步骤[3]。

(1)对主裂缝用喷火枪将无坑带高温烤熔，同时对裂缝高温烤热，使熔化的无坑带充分填充到裂缝深处。

(2)在主裂缝周边涂刷约60 cm宽的CAP(形状要呈工整的长方形或正方形)，目的是将主裂缝周边的细微裂缝彻底封水。

(3)在涂刷CAP的区域时，均匀铺洒一层抗磨砂层，养生1 h后可进行下一步CAP抗滑封层施工。

2.2 CAP抗滑封层施工

CAP翻新再生抗滑封层整体洒铺前，需对起点和终点接缝处贴标线纸进行保护。CAP翻新再生抗滑封层施工过程共分四个步骤，历时3 h左右。

(1)同步洒铺渗粘层CAP+抗磨砂：由同步封层施工车辆以6 km/h的速度均匀洒铺材料。该试验段长300 m，耗时3 min就可全部洒铺完毕。

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

(3)洒铺封固层CAP：经压路机碾压4～5遍后，可以立即洒铺封固层CAP，用时3 min。

(4)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]。

2.3 现场试验检测

施工完成后在现场对试验段横向力系数、构造深度、摩擦系数以及渗水系数进行测定，具体结果见表1～4。

对试验段300 m进行了摩擦系数测定，每100 m测3处，每处测3个点。测定仪器采用BM-Ⅲ摆式摩擦系数测定仪。测定结果如表1所示。

表1 摩擦系数测定值统计表

对试验段300 m进行了构造深度测定，每100 m测3处，每处测3个点。测定方法采用手工铺砂法。测定结果如表2所示。

表2 构造深度测定值统计表

对试验段300 m进行了横向力系数测定，每100 m测3处，每处测3个点。测定方法采用偏转轮拖车法。测定结果如表3所示。

对试验段300 m进行了渗水系数测定，每100 m测3处，每处测3个点。测定方法采用常规沥青路面渗水系数测定方法。测定结果如表4所示。

表3 横向力系数测定值统计表

表4 渗水系数测定值统计表

在施工完后测定的摩擦系数、构造深度、横向力系数与渗水系数平均值分别为72.00、0.95、61.22、0。在此之后运行三个月、六个月、九个月分别再次对相关数据进行了测量，具体数据如表5所示。

表5 通车后的检测数据统计表

3 不同预防性养护措施质量经济效益对比分析

为延长道路使用寿命，推迟大修时间，降低运营成本，柳州北环高速公路历年进行过多次预防性养护，例如MS-3型微表处、铣刨重铺、加铺超薄磨耗层与沥青路面就地热再生(4 cm)等，具体处置方式、综合单价、横向力系数、构造深度、摩擦系数和每公里维修所需时间如表6所示。

表6 历年处治方法、综合单价、横向力系数、构造深度、摩擦系数和作业时间等对比汇总表

3.1 各种处置方法、性能、效益对比分析

3.1.1 综合单价对比

CAP综合单价较低(微表处单价虽然更低，但横向力系数最差)，是铣刨重铺AC-8(2019年)单价的38%，是铣刨重铺AC-13(2018年)单价的23%。

3.1.2 横向力系数对比

根据《公路技术状况评定标准》(JTG 5210-2018)[5]，横向力系数的最低要求为≥36.5。当SFC为36.5时，相对应的路面抗滑性能指数SRI为75。上述所有横向力系数值均满足要求。CAP处治后路面横向力系数检测值高于往年微表处和加铺超薄磨耗层处治后的检测值，与铣刨重铺AC-13后检测值差距不大。北环高速公路CAP路面的横向力系数为61.22，高于规范要求，说明CAP处治后路面抗滑性能好。

3.1.3 构造深度对比

根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)[6]，构造深度的最低要求为0.55。上述所有构造深度值均满足要求。2013年微表处为0.58 mm，刚满足规范要求；2014年AC-13、2015年AC-8、2020年AC-13和2019年CAP的构造深度相当；2018年AC-13、2019年AC-13、2019年AC-8的构造深度相当。北环CAP路面的构造深度为0.95 mm，大大高于规范要求，说明CAP处治后路面抗滑性能好。

3.1.4 摩擦系数对比

根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)[6]，摩擦系数的最低要求为54。上述所有摩擦系数值均满足要求。未维修过的路面、2013年微表处、2014年AC-13的摩擦系数相当；2015年AC-8、2018年AC-13、2019年AC-13、2019年AC-8的摩擦系数相当。北环CAP路面的摩擦系数为72，摩擦系数值最大，大大高于规范要求，说明CAP处治后路面抗滑性能好。

3.1.5 作业时间对比

CAP处治工序较少，施工便利，占道施工时间最短，对交通干扰小，更加安全。

3.1.6 抗渗性能(渗水系数)

CAP处治后的路面和微表处、铣刨重铺、热再生的路面都基本不渗水。

3.1.7 其他优势

采用CAP处治沥青路面，不铣刨、不破坏路面结构强度，厚度薄，基本不改变路面高程，不需提升护栏。

综上：CAP抗滑封层单价较低，处治后的路面抗滑性能与铣刨重铺的相当，封水抗渗性能好，使路面恢复良好的路用性能，且CAP施工便利，占道时间最短，对交通影响最小。

3.2 各种处置方法环保对比分析

(1)铣刨重铺产生的废料污染环境、浪费资源，且需再次消耗大量不可再生的碎石与沥青。

(2)热再生能减少碎石与沥青的使用，减少施工成本和对环境的污染，但高温施工会产生大量的能耗与废气。

(3)MS-3型微表处在常温下施工，能耗低。

(4)CAP再生抗滑封层不需铣刨路面，使用1～6 mm的玄武岩或辉绿岩这档不常用的“废料”，降低成本。常温施工，能耗低。

综上，CAP再生抗滑封层能够降低资源消耗，有效减少污染，降低施工能耗，是较为环保的方案。

4 结语

CAP再生抗滑封层技术可以有效解决沥青路面老化、麻面、车辙、松散、渗水、唧浆、坑槽、裂缝等病害。本文在分析CAP技术的作用机理、施工工艺，并且对比分析其他预防性养护的质量及经济效益之后，得出以下结论：

(1)采用CAP再生抗滑封层技术能有效封闭进水通道，提高原有沥青粘附性及提高集料嵌锁，渗水系数基本为零，避免路面的水损坏。

(2)从检测结果可以看出，CAP再生抗滑封层能大大提升老化路面抗滑系数，高于规范要求，车辆行驶更安全。

(3)和铣刨重铺需要封闭车道长时间施工相比，CAP再生抗滑封层施工简单、高效(4 h左右可以解封)，对交通干扰小，能够适用于大交通流量的路况。

(4)实施CAP再生抗滑封层，不仅能够大幅提升抗滑系数，同时还能够有效降低行驶噪音，美化路面，改善运营条件。

(5)与其他技术工艺相比较，CAP再生抗滑封层的性价比优势明显，用少量的资金进行功能性的修复，可节约后期大中修或重建的资金，使用寿命达5年以上，达到省钱、省事的效果。

(6)实施CAP翻新后，破损率为0，而且其厚度只有6 mm，不影响标高，满足要求，无须提升护栏高度。

(7)CAP能够降低资源消耗、有效减少污染，更为环保。

因此，CAP再生抗滑封层技术是一种质量可靠、经济、适用性高且更为环保的预防性养护措施。