重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074
摘要：基于室内试验研究，针对盐化物抗凝冰沥青混合料开展实验研究。利用马歇尔试验结果确定盐化物抗凝冰AC-13型沥青混合料最佳油石比为4.4%；通过高温车辙、小梁弯曲、冻融劈裂试验发现盐化物抗凝冰材料对沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性均存在不利影响但仍处于规范使用合理范围内。利用氯离子浓度测定仪测定不同抗凝冰掺量的融冰性能并得出最佳掺量为等效替代沥青混合料中矿粉的50%。
关键词：盐化物抗凝冰沥青混合料；路用性能；融冰性能
0.引言
我国公路建设发展迅速，截止到2019年末全国公路总里程已达501.25万公里，其中高速公路里程14.96万公里[1]。我国地域辽阔，各地水文气候条件不同，尤其是以云贵川高原山区低温多雨，道路易出现积雪凝冰现象。据资料显示，路面凝冰使得路面附着系数降低从而造成车辆打滑引发事故[2]。科研人员针对道路凝冰开展试验研究，谭忆秋[3]等人通过自主研发的测试系统评价抗凝冰沥青混合料除冰雪效果。彭磊利用STP离子仪检测抗凝冰成分释放量评价除冰效果[4]。2019年5月我国自主研发的高性能防冰融雪沥青混合料首次被应用于被誉为“新国门第一路”的北京大兴国际机场高速公路[5]。
本文将不同掺量盐化物抗凝冰材料掺入AC-13型沥青混合料中，通过分析盐化物对沥青路面路用性能的影响并采用氯离子浓度测定仪分析盐分析出情况来评价其融冰效果。研究成果可为蓄盐类除冰雪路面施工提供经验参考。
1.原材料
1.1沥青
本文采用由重庆重交生产的SBS改性沥青，基本性能满足规范要求。
1.2集料
本文采用重庆本地生产的石灰岩。粗细集料以2.36mm为分界。集料基本性能均满足规范要求。
1.3矿粉
本文采用由重庆智翔铺面提供的石灰岩矿粉，基本性能满足规范要求。
1.4抗凝冰材料
本文选用由贵州毕节提供的盐化物抗凝冰材料，性能指标见表1。
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表1.盐化物抗凝冰材料性能指标
2.沥青混合料配合比设计
2.1级配设计
选取AC-13型级配作为设计级配。合成级配曲线见图1。
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图1.AC-13型沥青混合料设计级配曲线图
2.2 最佳油石比
根据经验选取4.4%、4.6%、4.8%作为初选油石比进行试验，发现随着油石比的增大，马歇尔试件的空隙率逐渐减小，AC-13沥青混合料空隙率一般控制在3%~5%。空隙率的大小直接影响盐化物抗凝冰材料在沥青混合料中的释放。同时可以发现流值随之增大而不断增大，《公路沥青路面施工技术规范》（JTF F40-2004）中对于AC-13型沥青路面流值范围规定为2%~4%。较大的油石比对沥青混合料的性能造成不利影响。综合考虑决定选取4.4%作为最佳油石比。
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表2.AC-13型沥青混合料马歇尔试验结果
2.3 盐化物抗凝冰材料掺量
综合考虑国内外抗凝冰材料在沥青路面中的应用效果，分别将盐化物抗凝冰材料以25%、50%、75%等体积替代沥青混合料中的矿粉。通过验证沥青混合料的融冰性能从而得到最佳掺量。
3.性能评价
3.1高温稳定性
进行高温车辙试验测试沥青混合料的高温稳定性。实验结果如图2.表明掺入定量的盐化物抗凝冰材料的沥青混合料动稳定度较之空白组有所下降，但仍满足规范要求。
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图2.高温车辙试验结果
3.2低温抗裂性
制备200mm×30mm×35mm的小梁试件进行弯曲试验测定其最大弯拉应变用以评价低温抗裂性。实验结果见图3。说明将抗凝冰材料掺入沥青混合料中会降低沥青混合料低温性能但仍满足规范要求。
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图3.小梁弯曲试验结果
3.3水稳定性
进行冻融劈裂试验评价沥青混合料水稳定性。实验结果见图4。实验结果说明抗凝冰材料中盐分进入水中后降低沥青-集料之间黏附性能，导致沥青易于剥落，降低了沥青混合料的水稳定性，但仍满足规范要求。
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图4.冻融劈裂试验结果
3.4融冰性能
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图5.氯离子浓度随时间变化曲线
利用氯离子含量测定仪分别测量不同掺量的车辙试件浸泡在水中的氯离子浓度变化。绘制氯离子浓度变化曲线见图5。从图中可以看出氯离子浓度随着时间的推移而逐渐增大，不同掺量对其变化速率影响不同。50%掺量组与25%掺量组相比氯离子浓度增量大，增速快。50%与75%掺量组的氯离子浓度增量大致相同说明并非掺量越大融冰效果越好。综合考虑经济性与环保性初步认定以抗凝冰材料等体积替代50%矿粉时融冰效果最佳。
4.结语
（1）基于马歇尔试验结果分析与试件自身体积特性，确定了盐化物抗凝冰AC-13型沥青混合料最佳油石比为4.4%。
（2）通过测定盐化物抗凝冰沥青混合料路用性能，发现盐化物抗凝冰材料对其高温稳定性、低温抗裂性、水稳性均有一定不利影响，但仍满足规范使用要求。
（3）利用氯离子含量测定仪测试不同抗凝冰掺量对沥青混合料浸水状态下氯离子含量影响，得出最佳抗凝冰材料掺量为等体积替代沥青混合料中矿粉的50%。
参考文献：
[1]2019交通运输行业发展统计公报.交通运输部.2020
[2]冯涛.不同道路状况下高速公路安全限速研究[C]中国气象学会年会.2011
[3]谭忆秋.蓄盐沥青混凝土除冰雪研究[J]中国公路学报.2013
[4]彭磊.自融雪沥青路面外加剂制备与应用研究[D]长安大学.2013
[5]"新国门第一路”用上国产防冰融雪沥青混合料.中国建材报.2019