摘要：沥青路面需要有系统的、定期的、预防性的表面养护，以保护路面和减轻由于交通及环境影响而造成的磨损。本文将通过“沥再生”技术在国内外机场、道路上的应用，对RejuvaSeal煤焦油沥青再生剂路面保护技术的应用进行综述。

关键词：沥再生 煤焦油沥青 沥青路面 保护处理

1  前言

    由于车辆和维护设备运行对路面造成的磨损和环境影响，道路、高速公路和机场沥青铺面常产生表面老化，  因此对高速公路和机场这种对沥青路面表面要求较高的路面，需要一个路面维护管理系统和一个行之有效（材料和方法）的、系统的预防性表面养护措施，譬如，安全和平整程度保证体系和手段。经比较和估计，事先计划和预防性维修（路面保护）可以较大程度节省路面长期养护运行成本。对于轻度和中度损坏的沥青路面的维护处理可以极大地增加路面的寿命，但处理严重结构性损坏的路面能取得的效果有其限度。

    将“沥再生”和沙型“沥再生”（保护层加摩擦性沙—例如含铜和镍的精细矿渣）作预防性维护的沥青技术实践经验，  应用于高速公路和机场，特别是在加拿大等一些较寒冷的“高草原”气候条件下，显示了“沥再生”对恢复和填充老化易碎的（氧化）磨损损耗沥青路面是行之有效的。  用煤焦油沥青再生剂复原老的沥青路面，既减轻了路面的氧化（老化变硬）又提供了坚固的保护层支持原有路面。

    国外研究和实践资料表明，关于煤焦油沥青再生剂，如“沥再生”，复原效力均能满足美国联邦航空管理局纲要44（FAA，1989）和相关技术规格。如美国德克萨斯州项目3109，联邦航空局FAA项目P—629和加拿大国防部含沥青材料的CanadianDND APS等均能满足对延长路面寿命的总体要求（Schoenberger，1994，和Boyer，2000）。我们注意到这个复原作用对粗颗粒级配与高含气率的沥青混凝土最为有效。煤焦油沥青再生剂可以穿透和软化沥青结合料。  而对于无损伤密级配的与低含气率的沥青混凝土紧密沥青路面，这种再生剂也可提供坚固保护层支持旧的表面，对于路面沥青再生及持久性是非常重要的。

    摩擦性沙（有角的、清洁的、耐用的细集料）同煤焦油沥青再生剂的结合使用，适用于处理任何要求具有潜在的摩擦特性（耐刹停性能）和需要增强摩擦特性（特别是微细结构）的高速公路和机场的沥青路面。此外，摩擦性的沙保护层，比如沙型“沥再生”，能进一步防止交通和维护所造成的磨损。对于旧的松散沥青路面或路面处理特别重要的是，沙型“沥再生”能够用增强的填充料“锁住”粗糙的沥青屑，并降低表面磨损损耗的速度。  在加拿大萨斯喀彻温省和艾伯塔省的高速公路及机场的工程和试运行已经显示出了沙型“沥再生”用作路面养护保护处理的经济和技术效益。

2  煤焦油沥青再生剂的技术规范

    用于机场及高速公路的煤焦油沥青再生剂的材料、使用方法和性能要求的技术规范，通常是基于美国联邦航空管理局大纲44（FAA，1989）和技术规范条款P—629（Dubey，2000）。  这些标准的技术规范，包括各个方面，例如：设计、材料、设备、施工、质量保证（取样和试验、施用量、固化和摩擦特性、耐油性的验收、煤焦油沥青填充层的验收、煤焦油沥青再生剂材料的验收、施用量的验收、固化和摩擦特性的验收、以及争论处理）。对煤焦油沥青再生剂材料的技术要求尤其重要。而“沥再生”是按配方制造以满足适用的有关技术规范，如加拿大国防部沥青路面保护层（CanadianDND APS）的技术要求，列于表l和表2。
用于煤焦油沥青再生剂的含沥青材料（APS）   
 表1                    

含沥青的材料 最小含量，百分比 最大含量，百分比
 
煤焦油沥青 35 50
软沥青质型(maltenous)石油馏出物  32 42
 
煤沥青油 14 40
 

　
        煤焦油沥青再生剂性能（材料）技术要求（APS）  表2     

性质  测量方法 技术要求
 
25℃时的比重(最小值） ASTMD70
 最小1．04
 
50℃下的蒽氏(Engler)粘度,50cc(s,最大值）  ASTMD 1665 4．5
 
水,以质量表示(百分比,最大值)
 ASTMD95  2．0
 
蒸馏物，质量百分比170℃(百分比,最大值）270℃(百分比，最小值—最大值） 300℃(百分比,最小值--最大值)  ASTMD20 3025-45 30-55 
残余物软点,从300℃蒸馏试验(℃,最小值—最大值) ASTMD 36 40-55
    应当注意到APS允许路面工程师指定采取的措施：恢复或填充，或既恢复又填充。此外，APS还强调使用一个专为均匀敷设保护层而设计和装备的分配器将煤焦油沥青敷设到清洁而干燥表面的重要性。由于对于摩擦特性（耐刹停性能）可接受的程度对机场及高速公路沥青路面安全运行是绝对必要的，在敷设填料以后需要用摩擦测试仪（SARYS或GripTester）测试，根据需要以0．2至0．4kg/m2的添加量均匀地敷设摩擦性沙（精细锅炉渣或等同物，例如干燥的、坚硬的、耐用的、不含盐或外来物的颗粒状的黄铜和镍矿渣，并100%小于2．36mm和少于10%小于0．0150 mm进行良好分级）。  用于加拿大艾伯塔省和萨斯喀彻温省的高速公路和机场沥青路面试运行和工程的“沥再生”、沙型“沥再生”是以在加拿大通常采用的APS标准为基础的。

3  加拿大ENTWISTLE艾伯塔省高速公路沙型REJUVASEAL试验工程

    自1999年8月选定了现场后，艾伯塔省公路局（AlbertaTransportation）和JOHN EMERY工程博士岩土工程有限公司（JEGEL）监测了在Entwistle附近（Edmonton以西约100km处）的艾伯塔16A：08高速公路上的一项沙型RejuvaSeal试验工程。  这个现场的环境条件从炎暑变化到非常寒冷，下雪的冬季是典型的加拿大的“高草原”气候，  （例如，在萨斯喀彻温省的萨斯卡通市，12月到2月的逐日最高温度平均值为-15．4℃，而年降雪量为105mm水当量）。

    高速公路16A：08基本上是一条旧的交通量较低的高速公路区段，与主要的省属加拿大北方运输NorthernTrans-Canada（Yellowhead路线）16号高速公路相平行。16A：08号高速公路的沥青混凝土路面已经历44年。 由于那些粗骨料轻易地被行驶的车辆和维护活动剥离掉，存在着明显的填料细颗粒损失（路面松散）。  经表面处理过的旧沥青路面全部处于劣质的状况，布满着裂缝、修补、被冲刷的痕迹和碎片填料损失的痕迹以及行车轨迹凹槽。碎片填充表面已经处于它的最终可服务状况（很劣质的路况），从而对显示沙型“沥再生”的有效性提出了真正的挑战。。

       1999年9月29日在该路向西行的车道上施用了沙型“沥再生”，与左面往东的未处理车道作对照。首先清扫了向西行的车道，从碎片填充表面清除掉全部松散物质。然后，RejuvaSeal试验小块分别用0．181，0．226和0．272 l／m2的量敷设以评定合适的施用量。 以这些试验小块为基础，选用了0．272 1／m2的RejuvaSeal施用量。为了比较，用0．226 l／m2的RejuvaSeal处理了向西行车道的第一个287m（3．2m宽），紧接着的1357m用所选定0．272 l／m2的施用量处理。  总共用“沥再生”处理了5260 m2碎片路面。然后，大约每m2施加0．48kg细砂（精细锅炉渣）以完成对碎片填充表面的沙型“沥再生”处理。 在环境条件比较凉爽，约15℃和潮湿（时停时下的蒙蒙细雨）的时候，沙型RejiuvaSeal令人满意地硬化了。

    经过22个月（两个冬季）以后，经沙型“沥再生”处理过的表面比对照路段表面显然处于更好的状态，具有低得多的磨损速率。  如艾伯塔省公路局所指出，已经处理过的碎片表面填充比未处理的对照路段软，表明沙型“沥再生”已经减轻了一些沥青结合料的老化变硬，并对碎片填充表面提供了坚固的支持。在碎片填充粗骨料上较好地覆盖着沙型“沥再生”，因此粗骨料被改进的填充料“锁定”。  这种能减少潜在的路面松散倾向（粗集料损失）是非常重要的。施用的沙形成了一整层如同砂纸般的结构；沙型“沥再生”看来似乎还能通过一些边缘软化而减轻某种程度的二次裂化。

    测试表明，沙型“沥再生”试验工程的两年运行效果较为令人满意的，并且是较有使用前途的，特别是在沙型“沥再生”处理前述碎片填充路面处于运行路况较差和恶劣的气候下，再进一步进行性能监测是必需的，以核对高速公路上施用沙型“沥再生”的有效使用期。

4  “沥再生”在美洲部分机场的应用

    在数个南美和北美机场中“沥再生”和沙型“沥再生”被用作保护沥青铺面的再生剂和保护层。在大型机场铺面上使用移动式分配器可以高效率和均匀地施用煤焦油沥青再生剂，这一点非常重要。此外，监控被处理过的机场沥青铺面的摩擦特性（摩阻数）也非常重要，以确保摩擦特性（摩阻数）达到和维持在可接受的水平。

    在科乐德莱克市（COLDLAKE）机场进行的沙型“沥再生”试验是在一条使用了20年的沥青铺面跑道上进行的，试验时间为1999年10月，采用的比率为0．272 l／m2，并且摩擦性沙的使用量为0．47 kg／m2，试验后，沙型“沥再生”被全面采用。在科尔德莱克市（COLDLAKE）进行的沙型“沥再生”处理试验，改善了铺面的填充料，防止了剥落现象的出现。试验的铺面显示出了令人满意的综合性能。

    由于从先前进行的跑道试验取得了令人满意的结果，1999年10月在穆斯乔市（MOOSEJAW）CFB为沥青铺面滑行跑道和跑道进行了沙型“沥再生”处理。  沙型“沥再生”被施用于使用了大约31年的沥青铺面上，采用的比率为0．226 l／m2，摩擦性沙的使用量为0．27 kg／m2。在15和22个月之后对经处理过的铺面进行检查（经过两年用钢扫帚进行相当多的维护后），检查结果表明沙型ReiuvaSeal具有良好的摩擦性能和外观，并且改善后的铺面填充料能继续抵抗氧化、变质和避免粗集料的流失（剥落），粗集料很少跑出来。根据正在进行的机场沥青铺面监测工作，可以预料施用沙型“沥再生”的沥青铺面在要求几近苛刻的机场运行条件下至少可以使用四年以上。

5  “沥再生”在国内的应用

       2001年5月云南高速公路管理局在云南省内对“沥再生”应用于道路上的性能进行研究。  在昆明附近的现场进行了“沥再生”的两个试验段。最初的场所为双车道的昆禄公路，此公路从昆明开始到西北方向大约70kg的禄冲。进行试验的公路段位于昆明城市的北郊，离公路收费站不到lkm。另一个示范地点为从昆明主要的昆曲公路（G320）38km里程碑处。进行试验的路段位于昆明东北大约30km。昆禄公路示范试验路段位为有略微上坡坡度的直线沥青路面段。在一条348m长的车道上进行。在这条公路上有一轻微的曲面，可以使水不形成水坑。2001年5月9日，以0．23 l／m2和0．16 l／m2的的比率施用了“沥再生”（平均0．20 l／m2），可以明显地看出进行处理的路段的沥青路面投入使用以来，看不到严重的损坏现象，虽然在某些地方有多余的沥青冷底子油膏渗透出路的表面形成光滑的发光路面。

在试验路段施用完毕后，车道关闭了大约8h，然后重新通车。在施用了“沥再生”的路段和毗邻的未经处理路段之间可以察觉到明显的差别。水很容易地渗透入未处理路段、而在经过处理的路段上水形成水珠流走。

在昆曲公路进行的“沥再生”试验是在2001年7月3日进行的。这段公路是1996年施工的，沥青路铺面大约120mm厚。在这条四车道北侧的慢车道上，对一条600m长的路段施用“沥再生”。进行施用试验的路段为有略微上坡坡度的直线路段。在这条公路上有一轻微的曲面，除了有被结构性损坏的路段外施用“沥再生”后，雨水均从公路流走而不是在公路上形成水坑。施用RejuvaSeal路段的沥青路面已使用了六年， 该公路路面明显地被损坏，暴露出来的石灰石骨料较为光滑，由于交通磨损路面上出现了一些凹槽。沥青冷底子油膏巳被老化和氧化，老化和氧化现象延伸至3mm到4mm深。施加RejuvaSeal的比率为0．22 l／m2，采用了人工油漆滚予以确保施用时的均匀性。

    在试验路段施用完毕后，车道关闭了大约5h，然后重新通车。其后，下了一场大雨，历时7h，第二天对现场检查时，很容易地察觉到施用了“沥再生” 路段与相邻未处理的路段之间的差别。水很容易地渗透入未处理的路段，而在经过处理的路段上水形成水珠流走。在原被车辆行驶磨损（凹槽）路段上有积水，但水没有渗进沥青路面，在有裂缝的地方，水也没有渗入沥青路面。

    为了对比施用了“沥再生”路面和未经处理的路面的刹车性能和滑水现象，采用了Humble设备“水溢式流量计”测量沥青路面分散水的性能。该出水流量计给出巳知水量出水消散的时间读数（以s计）。  据建议，如果要使沥青路面的滑水现象减到最少，读数在3和10s之间就可以得到令人满意的结果。从相邻的施用了“沥再生”的路段和未经处理的路段所获得的读数表明施用了“沥再生”的路段和没有施用“沥再生”的路段均有足够的出水量。

    除了用水溢式流量计进行测试之外、还进行了耐油性试验。柴油作为测试用的液体。施用“沥再生”可以明显地提高路面对柴油的抗损力。在中国和北美洲进行的独立试验工作均证实了这一点。

    对从测试路段所取得的两个样芯进行的试验为昆曲公路沥青路面提供了进一步的资料。实验室试验包括浸出和级配、样芯体积和最大相对密度、以及气孔百分比。进行比较时采用了美国材料试验学会（ASTM）D3515所规定的19mm密度的沥青混合物级配技术规范。未处理段1号样芯的级配明显地偏离密度级配线，特别是中筛筛分粒度偏集在级配范围的粗粒的一侧。2号样芯级配没有一处接近于美国材料试验学会（ASTM）D3515级配范围，并且为粗糙分级。沥青冷底了油膏的含量非常低，特别是2号样芯，而且孔隙率非常高。产生高空隙率的可能的原因之一是因为沥青路面很容易氧化，为空气和水提供了渗进填充料的通道。

    随后对两个试验路段进行了观察，观察结果表明渗水现象已降到最少程度。试验表明，复原后的表面达5mm到8mm深度，经过处理的沥青路面比邻近的未经沥青路面更有弹性和可塑性。  对在国内各种各样的沥青路面 “沥再生”试验现场进行监测，表明“沥再生”可以成为一种沥青路面的维护方法。

6  有关健康和环境方面的因素

    在专用煤焦油沥青再生剂的材料安全数据表（MSDS）中提供了有关对健康的危害性数据和应遵循的有关人身保护的有关资料。使用“沥再生”时如果遵守了“沥再生”材料安全数据表（MSDS）中资料的规定，通过进行的独立人身的监测，显示出对健康没有危害性。在科尔德莱克市（COLDLAKE）和韦恩赖特市（Wainright）使用“沥再生”过程中，，进行了环境监测，在独立的环境试验室对沥青混凝土芯样、清扫出的材料和沥青路面的表面径流（经过处理和未经处理的表面）进行了试验，试验表明没有明显超过有关的环境规范（例如CCME）的规定，特别是对经过处理和未经处理的表面进行比较时是如此（某些自然成分可能引起超标）。

参考资料

[1] TONY SPEED，JOHN EMERY ： REJUVASEAL SHPHALT PAVEMENT PRESERVATION TREATMENT CANADINA EXPERIENCE AND CHINESE FIELD TRIALS

[2] 沥青研究所，沥青用于护面维护，MSl6，第三版本，沥青研究所，1997.

[3] Boyer，R．E·，利用再生剂保护沥青机场道面，环球银行金融电信协会（SWIFT）会议2000年，卡尔加里（Calgary），艾伯塔（艾伯塔），2000年9月.

[3] 加拿大DND,用煤焦油沥青再生剂／保护层密封沥青路面，APS,空军机场工程，2000 Dubey，G·，一个护面涂层专业团体，美国材料试验学会（ASTM），34页至年2月.

[4] 联邦航空局，煤焦油沥青保护层／再生剂（sealer／reluvenator），FAA工程简讯44，1989 Shoenberger，J．E．用于沥青混凝土路面的耐油性保护层的性能，土木工程材料杂志

[5]（JournalofMaterialsinCivilEngineering），美国土木工程师协会（ASCE），第6卷第1号，137页—149页，1994年2月。