陽(yáng)東海，曾永安

(1.湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究總院，湖南長(zhǎng)沙410007;2.浙江永達(dá)交通建設(shè)工程有限公司，浙江衢州324000)

1 概述

CAP瀝青還原劑為含活化物的雙組份冷混合瀝青還原劑，對(duì)老化的瀝青路面、橋面進(jìn)行滲透和粘結(jié)，激活老化膠質(zhì)和恢復(fù)其原有性能，提高原有瀝青的抗剝落能力，形成新的保護(hù)封層，延長(zhǎng)道路使用壽命。CAP產(chǎn)品主要由改性乳化瀝青、表面活化材料、滲透材料、樹脂粘結(jié)材料等組成，可根據(jù)工程的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)配。

因此“CAP”主要能防治以下病害:

1)防治瀝青混凝土壓實(shí)度不足、不均勻、混合料離析、鋪裝時(shí)溫差大引起的水損壞;

2)防治瀝青麻面、剝落、松散、滲水、微裂縫、老化等引起的路面破壞。

但目前國(guó)內(nèi)尚缺乏針對(duì)“CAP”性能的系統(tǒng)試驗(yàn)研究，從而限制了“CAP”的推廣應(yīng)用。本文將從多個(gè)方面系統(tǒng)研究“CAP”的性能，為“CAP”的實(shí)際應(yīng)用提出指導(dǎo)性意見。

本試驗(yàn)通過室內(nèi)老化試驗(yàn)?zāi)M瀝青在路面使用過程中的老化，然后對(duì)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(biāo)，從而檢驗(yàn)“CAP”對(duì)老化瀝青的還原性能?？紤]到道路石油瀝青與SBS改性瀝青在性能上存在較大差異，因此本試驗(yàn)將分別檢驗(yàn)“CAP”對(duì)道路石油瀝青與SBS改性瀝青的還原性。

2 “CAP”對(duì)道路石油瀝青還原性

原樣瀝青采用較常用的70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青，其性能及技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 原樣瀝青性能及技術(shù)要求

老化瀝青通過薄膜加熱烘箱制取。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ 052-2000)中“瀝青薄膜加熱試驗(yàn)”(T0609-1993)規(guī)定，在163℃時(shí)對(duì)試樣旋轉(zhuǎn)加熱5 h。根據(jù)有關(guān)資料，對(duì)原樣瀝青進(jìn)行5 h 163℃的加速老化得到的瀝青相當(dāng)于路面上3～5 a的舊瀝青混凝土中的瀝青。老化后瀝青及技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 老化后瀝青性能及技術(shù)要求

從老化后的瀝青試驗(yàn)結(jié)果看，瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)都發(fā)生了較大的改變。這主要是由于以下幾個(gè)因素的作用:

1)由于揮發(fā)使低分子油份含量減少。

2)由于同大氣中的氧化反應(yīng)使瀝青的化學(xué)成分發(fā)生變化，具體表現(xiàn)為飽和份、芳香份含量減少，瀝青質(zhì)含量增加。

3)分子之間形成可導(dǎo)致觸變效應(yīng)的結(jié)構(gòu)。

在以上因素共同作用下的結(jié)果是瀝青變硬變脆，粘結(jié)性降低。表現(xiàn)在性能指標(biāo)上是針入度變小，軟化點(diǎn)升高，低溫延度變小，最后導(dǎo)致瀝青的低溫抗裂性下降以及瀝青與石料的粘附性降低，瀝青路面上也就容易出現(xiàn)裂縫、麻面與坑洞等病害。

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(cè)瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)，其結(jié)果匯總見表3。

表3 瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果匯總表

從表3可以看出:隨著“CAP”的加入，老化后瀝青的針入度、延度明顯恢復(fù)，甚至達(dá)到和超過了原樣瀝青的性能，而軟化點(diǎn)卻沒有出現(xiàn)顯著降低。上述結(jié)果說明“CAP”對(duì)老化后的瀝青有明顯的再生作用，但顯然過多的摻入“CAP”會(huì)降低瀝青的高溫性能，而且從性價(jià)比的角度來考慮也不合適。因此，應(yīng)根據(jù)“CAP”的再生能力和對(duì)還原后瀝青的性能要求來確定合適的“CAP”摻量。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸瀝青各項(xiàng)性能與“CAP”摻量的關(guān)系，見圖1～圖3。

圖1 針入度與“CAP”摻量關(guān)系圖

根據(jù)圖1，可以得到老化后瀝青針入度與“CAP”摻量關(guān)系回歸方程:

式中:y為瀝青針入度，0.1 mm;x為“CAP”摻量，%。

由式(1)可計(jì)算不同“CAP”摻量下針入度數(shù)值，如表4所示。

從表4知，對(duì)于試驗(yàn)用70號(hào)道路石油瀝青，當(dāng)“CAP”摻量為4.5%～18.5%時(shí)，還原后的老化瀝青針入度符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)規(guī)定的60～80(0.1 mm)技術(shù)要求。

表4 “CAP”摻量與針入度關(guān)系

根據(jù)圖2可以得到老化后瀝青延度與“CAP”摻量關(guān)系回歸方程:

式中，y為瀝青延度，cm;x為“CAP”摻量，%。

由式(2)可計(jì)算不同“CAP”摻量下延度數(shù)值，如表5所示。

圖2 延度與“CAP”摻量關(guān)系圖

表5 “CAP”摻量與延度關(guān)系

從表5可知，對(duì)于試驗(yàn)用70號(hào)道路石油瀝青，當(dāng)“CAP”摻量≥4%時(shí)，還原后的老化瀝青延度≥25 cm，這已能符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中2—2區(qū)70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青的技術(shù)要求。

根據(jù)圖3可以得到老化后瀝青軟化點(diǎn)與“CAP”摻量關(guān)系回歸方程:

圖3 軟化點(diǎn)與“CAP”摻量關(guān)系圖

式中，y為瀝青軟化點(diǎn)，℃;x為“CAP”摻量，%。

由式(3)可計(jì)算不同“CAP”摻量下軟化點(diǎn)數(shù)值，如表6所示。

表6 “CAP”摻量與軟化點(diǎn)關(guān)系

從表6可知，對(duì)于試驗(yàn)用70號(hào)道路石油瀝青，當(dāng)“CAP”摻量≤11%時(shí)，還原后的老化瀝青軟化點(diǎn)≥46℃，這符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中1—4區(qū)70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青的技術(shù)要求。

3 “CAP”對(duì)SBS改性瀝青還原性

原樣瀝青采用SBS改性瀝青，其性能及技術(shù)指

標(biāo)如表7所示。

表7 原樣瀝青性能及技術(shù)要求(SBS)

老化瀝青通過薄膜加熱烘箱制取。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)中“瀝青薄膜加熱試驗(yàn)”(T0609-1993)規(guī)定，在163℃時(shí)對(duì)試樣旋轉(zhuǎn)加熱5 h，老化后瀝青及技術(shù)指標(biāo)見表8。

表8 老化后瀝青性能及技術(shù)要求(SBS)

從老化后的瀝青試驗(yàn)結(jié)果看，瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)都發(fā)生了較大的改變。特別是5℃延度已不能符合SBS改性瀝青I-D標(biāo)準(zhǔn)，這是瀝青路面使用一段時(shí)間后開裂的主要原因。

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(cè)瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)，其結(jié)果匯總見表9。

從表9可以看出:隨著“CAP”的加入，老化后瀝青的針入度、延度明顯恢復(fù)，甚至達(dá)到和超過了原樣瀝青的性能，而軟化點(diǎn)卻沒有出現(xiàn)顯著降低。上述結(jié)果說明“CAP”對(duì)老化后的SBS改性瀝青也有明顯的再生作用，但顯然過多的摻入“CAP”也會(huì)降低SBS改性瀝青的高溫性能，而且從性價(jià)比的角度來考慮也不合適，因此應(yīng)根據(jù)“CAP”的再生能力和對(duì)還原后瀝青的性能要求來確定合適的“CAP”摻量。

表9 瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果匯總表(SBS)

續(xù)表9 瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果匯總表(SBS)

瀝青各項(xiàng)性能與“CAP”摻量的關(guān)系，見圖4～圖6。

圖4 針入度與“CAP”摻量關(guān)系圖(SBS)

根據(jù)圖4可以得到老化后瀝青針入度與“CAP”摻量關(guān)系回歸方程:

式中，y為瀝青針入度，0.1mm;x為“CAP”摻量，%。

由式(4)可計(jì)算不同“CAP”摻量下針入度的數(shù)值，如表10所示。

表10 “CAP”摻量與針入度關(guān)系(SBS)

從表10可知，對(duì)于試驗(yàn)用SBS改性瀝青，當(dāng)“CAP”摻量≤9%時(shí)，還原后的老化瀝青針入度能符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中I-D級(jí)SBS改性瀝青的技術(shù)要求。

根據(jù)圖5可以得到老化后瀝青延度與“CAP”摻量關(guān)系回歸方程:

圖5 延度與“CAP”摻量關(guān)系圖(SBS)

式中，y為瀝青延度，cm;x為“CAP”摻量，%。

由式(5)可計(jì)算不同“CAP”摻量下延度的數(shù)值，如表11所示。

表11 “CAP”摻量與延度關(guān)系(SBS)

從表11可知，對(duì)于試驗(yàn)用SBS改性瀝青，當(dāng)“CAP”摻量≥3.5%時(shí)，還原后的老化瀝青5℃延度能符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中I-D級(jí)SBS改性瀝青的技術(shù)要求。

根據(jù)圖6可以得到老化后瀝青軟化點(diǎn)與“CAP”摻量關(guān)系回歸方程:

式中，y為瀝青軟化點(diǎn)，℃;x為“CAP”摻量，%。

圖6 軟化點(diǎn)與“CAP”摻量關(guān)系圖(SBS)

由式(6)可計(jì)算不同“CAP”摻量下軟化點(diǎn)的數(shù)值，如表12所示。

從表12可知，對(duì)于試驗(yàn)用SBS改性瀝青，當(dāng)“CAP”摻量≤12%時(shí)，還原后的老化瀝青軟化點(diǎn)能符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中I-D級(jí)SBS改性瀝青的技術(shù)要求。

表12 “CAP”摻量與軟化點(diǎn)關(guān)系(SBS)

4 結(jié)論

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果可以得到如下結(jié)論:

1)“CAP”對(duì)老化后瀝青有明顯的還原效果，老化后瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)隨著“CAP”摻量的增加有明顯的改變。

2)對(duì)試驗(yàn)所用的70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青:當(dāng)“CAP”摻量為4.5%～18.5%時(shí)，還原后的老化瀝青針入度能符合相應(yīng)技術(shù)要求;當(dāng)“CAP”摻量≥4%時(shí)，還原后的老化瀝青延度能符合相應(yīng)技術(shù)要求;當(dāng)“CAP”摻量≤11%時(shí)，還原后的老化瀝青軟化點(diǎn)能符合相應(yīng)技術(shù)要求。因此，可以確定對(duì)于試驗(yàn)用70號(hào)道路石油瀝青，當(dāng)“CAP”摻量為4.5%～11%時(shí)，還原后的老化瀝青各項(xiàng)性能都能符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青的技術(shù)要求。

3)對(duì)試驗(yàn)所用的SBS改性瀝青:當(dāng)“CAP”摻量≤9%時(shí)，還原后的老化瀝青針入度能符合相應(yīng)技術(shù)要求;當(dāng)“CAP”摻量≥3.5%時(shí)，還原后的老化瀝青延度能符合相應(yīng)技術(shù)要求;當(dāng)“CAP”摻量≤12%時(shí)，還原后的老化瀝青軟化點(diǎn)能符合相應(yīng)技術(shù)要求。因此，可以確定對(duì)于試驗(yàn)用SBS改性瀝青，當(dāng)“CAP”摻量為3.5%～9%時(shí)，還原后的老化瀝青各項(xiàng)性能都能符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中I-D級(jí)SBS改性瀝青的技術(shù)要求。

4)“CAP”對(duì)不同的瀝青具有不同的還原效果，SBS改性瀝青的摻量一般較道路石油瀝青摻量小。在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)“CAP”對(duì)老化瀝青的還原能力以及瀝青路面對(duì)瀝青性能指標(biāo)的要求確定合適的“CAP”摻量。

［1］JTJ 052-2000，瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］馮立群，等.瀝青復(fù)原劑在西北地區(qū)恢復(fù)老化瀝青面層性能的應(yīng)用［J］.青海交通科技，2006(5).

［3］李佑明，等.瀝青路面復(fù)原劑CAP試驗(yàn)方案簡(jiǎn)介［J］.黑龍江交通科技，2005(5).

［4］肖偉，等.瀝青路面裂縫修復(fù)新技術(shù)初探［J］.黑龍江交通科技，2001(1).