沥青路面养护剂的研究现状及展望
温丽瑗 张战军 袁凯恒
摘 ?????要： 沥青路面养护剂的使用对改善路面路用性能、延长沥青公路使用寿命具有积极的作用。简要介绍了沥青路面养护剂的发展现状;重点阐述了国内外五种典型沥青养护剂的养护机理及工程使用效果，同时概括总结了各养护剂存在的优缺点;最后对沥青路面养护剂的发展趋势进行了展望。
关 ?键 ?词：沥青;养护剂;研究现状
中图分类号：TQ450.4 ??????文献标识码： A ??????文章编号： 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
公路是国民重要的交通基础设施，而大部分的公路采用沥青路面。新建的沥青路面呈深黑色，随着长时间使用过程中，阳光、雨水及交通负荷等多方面的综合影响，沥青路面逐渐老化，出现不同程度的早期破损，导致沥青路面使用性能降低，寿命缩短。因此非常有必要对沥青路面进行早期预养护，防止进一步恶化，造成大面积损坏耗费昂贵的维修成本。目前，使用沥青道路养护剂节约成本，延长路面使用寿命，因此及时合理的对道路沥青路面进行预养护，已成为国内外道路工程重要的研究课题之一。图1为国外研究学者研究得出路面状况与路面使用寿命的关系图。
本文结合目前沥青路面预养护的研究与工程应用，介绍了国内外各类沥青路面养护剂的提出及发展状況，根据养护剂的作用机理及养护施工技术对其进行分类，并详细分析了沥青路面养护剂使用现状及养护技术的优缺点;最后提出了沥青路面养护机在发展过程中存在的问题并对未来趋势进行展望。
1 ?沥青路面养护剂的提出
沥青路面预养护概念由加拿大科学家最早提出[1]，而后美国较完整系统地提出“公路预养护主要是针对已通车使用的公路，防止紫外线照射及车流量的不断增加路面结构受到损害，延长路面使用周期，而采取的一种有效预防措施”。且美国公路战略研究计划（SHRP）长达5 a的研究发现，公路路面建成后，在整个使用过程中预养护3～4次，可延长公路10-15年使用寿命，同时具有客观的经济效益，节约成本40%～50%[2]。
沥青路面预养护技术主要有三个发展阶段。第一阶段是提出了预养护技术。上世纪20年代末，稀浆封层技术在德国问世，开启了沥青路面养护剂使用。到50年代末同步碎石封层技术在南非出现并使用，随后微表处及薄层罩面等技术逐步应用于路面养护工程中。第二阶段为预养护技术路用性能深入研究阶段。1987年 SHRP 计划就将预养护技术推广使用，并且进行了工程路段放大试验的研究，同时对四大主要技术（稀浆封层、碎石封层、薄层罩面以及填缝）进行了路用性能效果的比较。第三阶段是深入系统研究预防性养护技术的决策理论阶段。2001年，国外学者Y .Gilbert 等总结认为，对道路沥青路面投入1美元的预养护，为以后沥青路面出现结构性破坏再维修节省了4～10美元/km。2004 年D. G. Peshkin等人对沥青路面早期破损预养护的最佳施工时间及施工措施进行了系统的研究[3，4]。
2 ?沥青路面养护剂的研究
国内外对道路沥青路面预养护的重视不断提高，各研究单位也开始深入研究养护剂所用的材料，以开发更环保经济的养护剂;以下详细介绍了5种国内外使用广泛的沥青养护剂。
2.1 ?沥再生养护剂
沥再生（Rejuvaseal）养护材料是一种沥青乳化再生养护剂，最早是由美国康尼森沥青公司研发的[5-7]，其主要成分为精制沥青、各类树脂、还原剂、改性剂等，在一定的条件下加热切割处理可调配制的;主要适用于沥青路面早期、中期出现的龟裂、轻微渗水、裂缝等危害的修复。
国内通辽市公路管理处赵全山[8]具体介绍了沥再生养护剂的施工条件及施工步骤，并对通辽市G111线24 km路段进行路面罩面施工，研究结果发现沥青再生养护剂可显著提高路面防渗性能，且造价低、施工简单。河南高速公路实业开发有限公司周立辉[9]等结合公路工程养护探析了沥再生养护剂在具体施工过程中的施工要求及注意事项。文成县公路管理段林旭海[10]对57省道使用沥再生养护剂的最佳养护时机及养护效果进行了探讨，得出沥再生养护剂使用后延长该路段路面的使用周期。随州市公路管理处张世明[11]等在随州316国道K1297+500处面层松散缺油路段的试铺，经路用性能的测试发现该养护剂施工成本低廉、修补效果明显。上海浦东路桥建设股份有限公司李交[12]研究了沥青再生养护剂对老化沥青性能的还原效果，掺量达到4%～6%时，还原后的沥青指标恢复到老化前水平;同时进行了工程应用并检测了路用指标，使用该养护剂对路面平整度等无影响，渗水系数明显减少。西藏昌都公路分局江达公路养护段丹增平措等[13]提出了对严寒区西藏采用沥青再生养护剂的施工工艺，对比养护施工前后路况，发现使用该养护剂可有效延长该路段路面使用寿命，提高路面使用质量，美化路面外观。祖熙宇、江生文等[14，15]人分别研究了沥再生预养护材料在不同的试验环境中对沥青路面及桥面的的再生影响，同时进行了实际工程应用，现场使用结果发现沥再生养护材料对沥青路面出现早期车辙裂缝有很好的愈合效果，同时可恢复路面使用性能。
沥青再生养护剂是一种以水为基料环保不易燃烧的养护材料，但其储存要求在6 ℃以上的环境密封保存，且雨天或下雨3 h内不可使用。
2.2 ?AS渗透养护剂
AS渗透养护剂全称为CO-MA-SEAL?AS，美国 CTI 公司专为预防沥青路面早期危害研制的，是一种无机富含纳米颗粒预养护材料，喷洒后主要的作用是将路面的表层沥青与骨料之间粘结力恢复提高，从而达到对老化沥青的恢复。
CTI公司研究发现AS渗透养护剂具有良好的渗透性及流动性，同时采用分析仪器检测了—COOH、—OH、—CH3和Si3N4等沥青粘结剂里面的重要官能团。实验结果得出，涂刷AS养护剂有利于使原有沥青粘结剂恢复实现较高的粘附性，从而实现沥青路面路用性能的恢复。美国西北试验室深入研究了将AS 渗透养护剂涂刷于沥青路面试件上，在长时间紫外线的照射下，检测其沥青路面试件老化性能。发现AS 养护剂渗透到沥青路面先生成的结晶凝胶有效提高了路表面混合料之间的粘结能力。通过数据计算分析得出，涂刷 AS 渗透养护剂的沥青路面户外正常使用周期长达25 a[16]。
在国内，2009年福建厦门城市快速公交系统（BRT）对40万m2面积的沥青路面进行了预养护，喷洒AS 渗透养护剂，并对施工的路段长期观察测试其性能，最后发现使用AS 渗透养护剂预养护的沥青路面路用性能提升，使用寿命延长。随后福建省建筑工程质量检测中心站对厦门BRT 龙山桥站沥青路面使用AS 渗透养护剂施工结束后及施工258 d后的各个路用性能进行了检测，检测结果反应，AS 渗透养护剂明显提高了路面的抗渗性能、粘接性能，对路面抗滑性能影响不大。高校长沙理工大学查旭东等[17，18]依托京港澳高速公路湖南临长段预养护试验段，通过室内试验和现场验证，发现其对沥青混合料性能改善效果明显，对早期出现微裂的路段涂刷养护剂可有效抑制沥青路面出现大面积损害同时可提高沥青路面耐久性能、延长沥青路面的使用周期。
AS渗透养护剂在国外性价比很好，国内基本全部靠进口，价格昂贵，因此工程使用推广收到很大的限制。
2.3 ?雷诺锋养护剂
雷诺锋（Rhinophalt）沥青路面养护剂是一种有机化工材料，主要富含天然岩沥青、石脑馏分、石油沥青、添加剂等成分。该养护剂是英国ASI公司研发的，是一种渗透型沥青路面雾封层养护材料。目前，雷诺锋养护剂地大规模工程应用主要是集中在欧洲发达的国家，但随着技术的成熟，在澳大利亚以、印度等國也逐步规模化使用[19]。我国是2001年宁波交通工程建设集团有限公司从英国引入该技术，国内首次将该养护剂应用于杭州湾跨海大桥南岸高速公路，工程性应用约3万m2，长时间观察测试，总结得出使用该养护剂每平方可以节约成本20元，且延长了路面使用寿命。
目前使用的雷诺锋粘结剂和金刚砂为国外进口，并未真正掌握雷诺锋新材料的特性及具体施工技巧要求及注意事项，有待于进一步地开发。
2.4 ?魁道CAP养护剂
魁道 CAP（又名沥青再生王）是深圳市魁道实业有限公司采用丹麦高新专利方和生产技术与丹麦 Credone 公司共同投资生产的道路路面、桥面养护新材料。富含活化物，采用冷混合技术熔炼而成的双组分沥青剂，可有效粘结老化沥青并激活恢复老化胶质原有性能，形成新的保护膜，延长道路使用寿命。该养护剂已广泛应用于欧洲多个国家的公路段，在我国的吉林、山东、云南等地区先后得到推广使用，使用效果反响良好。
程泽梅[20]等介绍了CAP在山西省已运行7 a的原太高速高速公路路面病害处施工过程及工程造价，指出每平方比微表处养护成本节约6元成本，路面外观及使用寿命得到很好的改善。天津大学童恺旻[21]详细阐述了CAP养护剂性能及施工操作规范，并将其在新台高速路面进行预防性养护施工，施工前后检测结果对比得出，渗水系数明显降低由474.27 mL/min降为48.15 mL/min，构造深度和抗滑值稍微降低，不影响路面使用。袁树君[22，23]对比分析魁道CAP与乳化沥青、SBR改性乳化沥青对沥青路面耐磨性能、抗水损性能、沥青再生性能，得出CAP具有较高的综合路用性能;同时将其铺筑于西安北绕城高速公路的超车道试验路段，短期试验表明老化路面得到改善，节省了工程投资费用;但长期性能还需继续跟踪测试。海南高速公路管理公司海口养护中心吴强[24]在2009年学术会议中指出魁道沥青复原剂CAP在海南东线高速公路K50-K60公里试验段施工应用后，沥青路面层密实、粒料无松散，粘接力提高，路面剥落减轻。湖南省交通科学研究院[25-28]对魁道沥青复原剂CAP喷洒于耒宜高速公路段沥青路面，初期及后期沥青路面抗滑性能、构造深度及摩擦系数;同时分析并总结了CAP养护剂在工程施工时的最佳时机及工程施工的应用情况，研究发现喷洒初期路面的抗滑性能，摩擦系数及构造深度均有所下降，路面持续通车后，摩擦系数及构造深度开始增加，同时测定了初期路面的抗滑性能，也达到了规范要求。
该沥青路面养护剂目前在国内使用得到很好地反响，深圳市魁道实业有限公司在开发施工更加便利，沥青路面恢复快使用寿命更长的养护剂。
2.5 ?HAP养护剂
HAP养护剂全称Highly Active Preservative，是国内校企合作（华南理工大学与广州市路宁路桥工程有限公司）联合开发的一种雾封层沥青路面预养护材料。主要成分为乳化沥青（AH-70 改性沥青为基质）、多种聚合物树脂、SBS 热塑性橡胶等[29]。广州市路宁路桥工程有限公司的王耀波等[30]详细的介绍了HAP材料的特点及优势，从表面能和相似相溶理论解释了HAP养护剂强度形成机理，同时介绍了HAP养护剂采用雾封层技术封闭道路机理，为工程实践应用提供理论基础。
3 ?结束语
沥青路面养护剂作为一种节能环保的养护材料，在沥青路面出现结构性损害前，对其进行预防性养护，可大大提升路面路用性能，延长路面使用寿命，同时很大程度上节省了路面维修时人力物力的消耗，在国外得到了广泛的工程实践应用。在国内，预防性养护材料及技术比较滞后，从以上五种沥青养护剂的材料及使用情况可以发现，基本全部靠进口，价格昂贵，因此养护剂的运用于推广受到很大制约。
基于目前沥青路面工程需求及养护剂材料的发展方向，希望国内更多的学者致力于研究与沥青路面类型相匹配的养护剂，探索高性能、低成本的沥青路面养护材料，同时加强对沥青微观结构的研究及对养护效果更为精准系统的评价。
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