瀝青路面養(yǎng)護劑的研究現(xiàn)狀及展望

溫麗瑗 張戰(zhàn)軍 袁凱恒

摘 ?????要： 瀝青路面養(yǎng)護劑的使用對改善路面路用性能、延長瀝青公路使用壽命具有積極的作用。簡要介紹了瀝青路面養(yǎng)護劑的發(fā)展現(xiàn)狀;重點闡述了國內(nèi)外五種典型瀝青養(yǎng)護劑的養(yǎng)護機理及工程使用效果，同時概括總結(jié)了各養(yǎng)護劑存在的優(yōu)缺點;最后對瀝青路面養(yǎng)護劑的發(fā)展趨勢進行了展望。

關(guān) ?鍵 ?詞：瀝青;養(yǎng)護劑;研究現(xiàn)狀

中圖分類號：TQ450.4 ??????文獻標(biāo)識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）01-0084-04

Abstract： Use of asphalt pavement maintenance agent has a positive effect on improving pavement performance and extending the service life of asphalt pavement. The development status of asphalt pavement curing agent were introduced， the maintenance mechanism and engineer effect of five typical asphalt curing agents at home and abroad were reviewed， the advantages and disadvantages of each maintenance agent were summarized. Finally， the developing trend of asphalt pavement maintenance agent was prospected.

Key words： Asphalt; Maintenance agent; Development status

公路是國民重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，而大部分的公路采用瀝青路面。新建的瀝青路面呈深黑色，隨著長時間使用過程中，陽光、雨水及交通負(fù)荷等多方面的綜合影響，瀝青路面逐漸老化，出現(xiàn)不同程度的早期破損，導(dǎo)致瀝青路面使用性能降低，壽命縮短。因此非常有必要對瀝青路面進行早期預(yù)養(yǎng)護，防止進一步惡化，造成大面積損壞耗費昂貴的維修成本。目前，使用瀝青道路養(yǎng)護劑節(jié)約成本，延長路面使用壽命，因此及時合理的對道路瀝青路面進行預(yù)養(yǎng)護，已成為國內(nèi)外道路工程重要的研究課題之一。圖1為國外研究學(xué)者研究得出路面狀況與路面使用壽命的關(guān)系圖。

本文結(jié)合目前瀝青路面預(yù)養(yǎng)護的研究與工程應(yīng)用，介紹了國內(nèi)外各類瀝青路面養(yǎng)護劑的提出及發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)養(yǎng)護劑的作用機理及養(yǎng)護施工技術(shù)對其進行分類，并詳細(xì)分析了瀝青路面養(yǎng)護劑使用現(xiàn)狀及養(yǎng)護技術(shù)的優(yōu)缺點;最后提出了瀝青路面養(yǎng)護機在發(fā)展過程中存在的問題并對未來趨勢進行展望。

1 ?瀝青路面養(yǎng)護劑的提出

瀝青路面預(yù)養(yǎng)護概念由加拿大科學(xué)家最早提出[1]，而后美國較完整系統(tǒng)地提出“公路預(yù)養(yǎng)護主要是針對已通車使用的公路，防止紫外線照射及車流量的不斷增加路面結(jié)構(gòu)受到損害，延長路面使用周期，而采取的一種有效預(yù)防措施”。且美國公路戰(zhàn)略研究計劃（SHRP）長達5 a的研究發(fā)現(xiàn)，公路路面建成后，在整個使用過程中預(yù)養(yǎng)護3～4次，可延長公路10-15年使用壽命，同時具有客觀的經(jīng)濟效益，節(jié)約成本40%～50%[2]。

瀝青路面預(yù)養(yǎng)護技術(shù)主要有三個發(fā)展階段。第一階段是提出了預(yù)養(yǎng)護技術(shù)。上世紀(jì)20年代末，稀漿封層技術(shù)在德國問世，開啟了瀝青路面養(yǎng)護劑使用。到50年代末同步碎石封層技術(shù)在南非出現(xiàn)并使用，隨后微表處及薄層罩面等技術(shù)逐步應(yīng)用于路面養(yǎng)護工程中。第二階段為預(yù)養(yǎng)護技術(shù)路用性能深入研究階段。1987年 SHRP 計劃就將預(yù)養(yǎng)護技術(shù)推廣使用，并且進行了工程路段放大試驗的研究，同時對四大主要技術(shù)（稀漿封層、碎石封層、薄層罩面以及填縫）進行了路用性能效果的比較。第三階段是深入系統(tǒng)研究預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的決策理論階段。2001年，國外學(xué)者Y .Gilbert 等總結(jié)認(rèn)為，對道路瀝青路面投入1美元的預(yù)養(yǎng)護，為以后瀝青路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞再維修節(jié)省了4～10美元/km。2004 年D. G. Peshkin等人對瀝青路面早期破損預(yù)養(yǎng)護的最佳施工時間及施工措施進行了系統(tǒng)的研究[3，4]。

2 ?瀝青路面養(yǎng)護劑的研究

國內(nèi)外對道路瀝青路面預(yù)養(yǎng)護的重視不斷提高，各研究單位也開始深入研究養(yǎng)護劑所用的材料，以開發(fā)更環(huán)保經(jīng)濟的養(yǎng)護劑;以下詳細(xì)介紹了5種國內(nèi)外使用廣泛的瀝青養(yǎng)護劑。

2.1 ?瀝再生養(yǎng)護劑

瀝再生（Rejuvaseal）養(yǎng)護材料是一種瀝青乳化再生養(yǎng)護劑，最早是由美國康尼森瀝青公司研發(fā)的[5-7]，其主要成分為精制瀝青、各類樹脂、還原劑、改性劑等，在一定的條件下加熱切割處理可調(diào)配制的;主要適用于瀝青路面早期、中期出現(xiàn)的龜裂、輕微滲水、裂縫等危害的修復(fù)。

國內(nèi)通遼市公路管理處趙全山[8]具體介紹了瀝再生養(yǎng)護劑的施工條件及施工步驟，并對通遼市G111線24 km路段進行路面罩面施工，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)瀝青再生養(yǎng)護劑可顯著提高路面防滲性能，且造價低、施工簡單。河南高速公路實業(yè)開發(fā)有限公司周立輝[9]等結(jié)合公路工程養(yǎng)護探析了瀝再生養(yǎng)護劑在具體施工過程中的施工要求及注意事項。文成縣公路管理段林旭海[10]對57省道使用瀝再生養(yǎng)護劑的最佳養(yǎng)護時機及養(yǎng)護效果進行了探討，得出瀝再生養(yǎng)護劑使用后延長該路段路面的使用周期。隨州市公路管理處張世明[11]等在隨州316國道K1297+500處面層松散缺油路段的試鋪，經(jīng)路用性能的測試發(fā)現(xiàn)該養(yǎng)護劑施工成本低廉、修補效果明顯。上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司李交[12]研究了瀝青再生養(yǎng)護劑對老化瀝青性能的還原效果，摻量達到4%～6%時，還原后的瀝青指標(biāo)恢復(fù)到老化前水平;同時進行了工程應(yīng)用并檢測了路用指標(biāo)，使用該養(yǎng)護劑對路面平整度等無影響，滲水系數(shù)明顯減少。西藏昌都公路分局江達公路養(yǎng)護段丹增平措等[13]提出了對嚴(yán)寒區(qū)西藏采用瀝青再生養(yǎng)護劑的施工工藝，對比養(yǎng)護施工前后路況，發(fā)現(xiàn)使用該養(yǎng)護劑可有效延長該路段路面使用壽命，提高路面使用質(zhì)量，美化路面外觀。祖熙宇、江生文等[14，15]人分別研究了瀝再生預(yù)養(yǎng)護材料在不同的試驗環(huán)境中對瀝青路面及橋面的的再生影響，同時進行了實際工程應(yīng)用，現(xiàn)場使用結(jié)果發(fā)現(xiàn)瀝再生養(yǎng)護材料對瀝青路面出現(xiàn)早期車轍裂縫有很好的愈合效果，同時可恢復(fù)路面使用性能。

瀝青再生養(yǎng)護劑是一種以水為基料環(huán)保不易燃燒的養(yǎng)護材料，但其儲存要求在6 ℃以上的環(huán)境密封保存，且雨天或下雨3 h內(nèi)不可使用。

2.2 ?AS滲透養(yǎng)護劑

AS滲透養(yǎng)護劑全稱為CO-MA-SEAL?AS，美國 CTI 公司專為預(yù)防瀝青路面早期危害研制的，是一種無機富含納米顆粒預(yù)養(yǎng)護材料，噴灑后主要的作用是將路面的表層瀝青與骨料之間粘結(jié)力恢復(fù)提高，從而達到對老化瀝青的恢復(fù)。

CTI公司研究發(fā)現(xiàn)AS滲透養(yǎng)護劑具有良好的滲透性及流動性，同時采用分析儀器檢測了—COOH、—OH、—CH3和Si3N4等瀝青粘結(jié)劑里面的重要官能團。實驗結(jié)果得出，涂刷AS養(yǎng)護劑有利于使原有瀝青粘結(jié)劑恢復(fù)實現(xiàn)較高的粘附性，從而實現(xiàn)瀝青路面路用性能的恢復(fù)。美國西北試驗室深入研究了將AS 滲透養(yǎng)護劑涂刷于瀝青路面試件上，在長時間紫外線的照射下，檢測其瀝青路面試件老化性能。發(fā)現(xiàn)AS 養(yǎng)護劑滲透到瀝青路面先生成的結(jié)晶凝膠有效提高了路表面混合料之間的粘結(jié)能力。通過數(shù)據(jù)計算分析得出，涂刷 AS 滲透養(yǎng)護劑的瀝青路面戶外正常使用周期長達25 a[16]。

在國內(nèi)，2009年福建廈門城市快速公交系統(tǒng)（BRT）對40萬m2面積的瀝青路面進行了預(yù)養(yǎng)護，噴灑AS 滲透養(yǎng)護劑，并對施工的路段長期觀察測試其性能，最后發(fā)現(xiàn)使用AS 滲透養(yǎng)護劑預(yù)養(yǎng)護的瀝青路面路用性能提升，使用壽命延長。隨后福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心站對廈門BRT 龍山橋站瀝青路面使用AS 滲透養(yǎng)護劑施工結(jié)束后及施工258 d后的各個路用性能進行了檢測，檢測結(jié)果反應(yīng)，AS 滲透養(yǎng)護劑明顯提高了路面的抗?jié)B性能、粘接性能，對路面抗滑性能影響不大。高校長沙理工大學(xué)查旭東等[17，18]依托京港澳高速公路湖南臨長段預(yù)養(yǎng)護試驗段，通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場驗證，發(fā)現(xiàn)其對瀝青混合料性能改善效果明顯，對早期出現(xiàn)微裂的路段涂刷養(yǎng)護劑可有效抑制瀝青路面出現(xiàn)大面積損害同時可提高瀝青路面耐久性能、延長瀝青路面的使用周期。

AS滲透養(yǎng)護劑在國外性價比很好，國內(nèi)基本全部靠進口，價格昂貴，因此工程使用推廣收到很大的限制。

2.3 ?雷諾鋒養(yǎng)護劑

雷諾鋒（Rhinophalt）瀝青路面養(yǎng)護劑是一種有機化工材料，主要富含天然巖瀝青、石腦餾分、石油瀝青、添加劑等成分。該養(yǎng)護劑是英國ASI公司研發(fā)的，是一種滲透型瀝青路面霧封層養(yǎng)護材料。目前，雷諾鋒養(yǎng)護劑地大規(guī)模工程應(yīng)用主要是集中在歐洲發(fā)達的國家，但隨著技術(shù)的成熟，在澳大利亞以、印度等國也逐步規(guī)?；褂肹19]。我國是2001年寧波交通工程建設(shè)集團有限公司從英國引入該技術(shù)，國內(nèi)首次將該養(yǎng)護劑應(yīng)用于杭州灣跨海大橋南岸高速公路，工程性應(yīng)用約3萬m2，長時間觀察測試，總結(jié)得出使用該養(yǎng)護劑每平方可以節(jié)約成本20元，且延長了路面使用壽命。

目前使用的雷諾鋒粘結(jié)劑和金剛砂為國外進口，并未真正掌握雷諾鋒新材料的特性及具體施工技巧要求及注意事項，有待于進一步地開發(fā)。

2.4 ?魁道CAP養(yǎng)護劑

魁道 CAP（又名瀝青再生王）是深圳市魁道實業(yè)有限公司采用丹麥高新專利方和生產(chǎn)技術(shù)與丹麥 Credone 公司共同投資生產(chǎn)的道路路面、橋面養(yǎng)護新材料。富含活化物，采用冷混合技術(shù)熔煉而成的雙組分瀝青劑，可有效粘結(jié)老化瀝青并激活恢復(fù)老化膠質(zhì)原有性能，形成新的保護膜，延長道路使用壽命。該養(yǎng)護劑已廣泛應(yīng)用于歐洲多個國家的公路段，在我國的吉林、山東、云南等地區(qū)先后得到推廣使用，使用效果反響良好。

程澤梅[20]等介紹了CAP在山西省已運行7 a的原太高速高速公路路面病害處施工過程及工程造價，指出每平方比微表處養(yǎng)護成本節(jié)約6元成本，路面外觀及使用壽命得到很好的改善。天津大學(xué)童愷旻[21]詳細(xì)闡述了CAP養(yǎng)護劑性能及施工操作規(guī)范，并將其在新臺高速路面進行預(yù)防性養(yǎng)護施工，施工前后檢測結(jié)果對比得出，滲水系數(shù)明顯降低由474.27 mL/min降為48.15 mL/min，構(gòu)造深度和抗滑值稍微降低，不影響路面使用。袁樹君[22，23]對比分析魁道CAP與乳化瀝青、SBR改性乳化瀝青對瀝青路面耐磨性能、抗水損性能、瀝青再生性能，得出CAP具有較高的綜合路用性能;同時將其鋪筑于西安北繞城高速公路的超車道試驗路段，短期試驗表明老化路面得到改善，節(jié)省了工程投資費用;但長期性能還需繼續(xù)跟蹤測試。海南高速公路管理公司?？陴B(yǎng)護中心吳強[24]在2009年學(xué)術(shù)會議中指出魁道瀝青復(fù)原劑CAP在海南東線高速公路K50-K60公里試驗段施工應(yīng)用后，瀝青路面層密實、粒料無松散，粘接力提高，路面剝落減輕。湖南省交通科學(xué)研究院[25-28]對魁道瀝青復(fù)原劑CAP噴灑于耒宜高速公路段瀝青路面，初期及后期瀝青路面抗滑性能、構(gòu)造深度及摩擦系數(shù);同時分析并總結(jié)了CAP養(yǎng)護劑在工程施工時的最佳時機及工程施工的應(yīng)用情況，研究發(fā)現(xiàn)噴灑初期路面的抗滑性能，摩擦系數(shù)及構(gòu)造深度均有所下降，路面持續(xù)通車后，摩擦系數(shù)及構(gòu)造深度開始增加，同時測定了初期路面的抗滑性能，也達到了規(guī)范要求。

該瀝青路面養(yǎng)護劑目前在國內(nèi)使用得到很好地反響，深圳市魁道實業(yè)有限公司在開發(fā)施工更加便利，瀝青路面恢復(fù)快使用壽命更長的養(yǎng)護劑。

2.5 ?HAP養(yǎng)護劑

HAP養(yǎng)護劑全稱Highly Active Preservative，是國內(nèi)校企合作（華南理工大學(xué)與廣州市路寧路橋工程有限公司）聯(lián)合開發(fā)的一種霧封層瀝青路面預(yù)養(yǎng)護材料。主要成分為乳化瀝青（AH-70 改性瀝青為基質(zhì)）、多種聚合物樹脂、SBS 熱塑性橡膠等[29]。廣州市路寧路橋工程有限公司的王耀波等[30]詳細(xì)的介紹了HAP材料的特點及優(yōu)勢，從表面能和相似相溶理論解釋了HAP養(yǎng)護劑強度形成機理，同時介紹了HAP養(yǎng)護劑采用霧封層技術(shù)封閉道路機理，為工程實踐應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

3 ?結(jié)束語

瀝青路面養(yǎng)護劑作為一種節(jié)能環(huán)保的養(yǎng)護材料，在瀝青路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損害前，對其進行預(yù)防性養(yǎng)護，可大大提升路面路用性能，延長路面使用壽命，同時很大程度上節(jié)省了路面維修時人力物力的消耗，在國外得到了廣泛的工程實踐應(yīng)用。在國內(nèi)，預(yù)防性養(yǎng)護材料及技術(shù)比較滯后，從以上五種瀝青養(yǎng)護劑的材料及使用情況可以發(fā)現(xiàn)，基本全部靠進口，價格昂貴，因此養(yǎng)護劑的運用于推廣受到很大制約。

基于目前瀝青路面工程需求及養(yǎng)護劑材料的發(fā)展方向，希望國內(nèi)更多的學(xué)者致力于研究與瀝青路面類型相匹配的養(yǎng)護劑，探索高性能、低成本的瀝青路面養(yǎng)護材料，同時加強對瀝青微觀結(jié)構(gòu)的研究及對養(yǎng)護效果更為精準(zhǔn)系統(tǒng)的評價。

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