蓄鹽瀝青混合料除冰雪性能探討

趙威昌

摘 要：蓄鹽路面誕生于上世紀60年代，前期歐洲國家瑞士、德國等應用較多，如蓄鹽路面的添加劑Ver-glimit防凍劑即被瑞士首次研制產生。其能夠將路面冰點降至-20℃，能夠有效避免或延緩路面結冰。我國研究蓄鹽路面起步晚，張麗娟等研究了添加Mafilon的蓄鹽路面，認為配合比設計時可選取容積替換法，提出于油石比、體積指標、路用性能而言，鹽化添加劑影響較小。但目前在蓄鹽路面分析中存有諸多問題，如路面材料表面水膜的凍結溫度等，為更好地了解蓄鹽瀝青混合料的除冰雪性能，本文主要通過試驗對其相關性能進行了分析。

關鍵詞：蓄鹽瀝青混合料；除冰雪性能；試驗材料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.013

1 混合料的性能檢驗

選取90#基質瀝青、石料及礦粉、蓄鹽添加劑作為試驗材料，具體性能指標應滿足設計要求。蓄鹽混合料設計中可選取等體積部分替代礦粉的方式，其他設計根據普通瀝青混合料進行設計，普通瀝青混合料可利用馬歇爾試驗進行最佳瀝青用量的確定，為4.7%，4.8%為蓄鹽瀝青混合料最佳瀝青用量，由此得出，添加蓄鹽添加劑影響最佳瀝青用量的程度不大。本文針對混合料性能所做檢驗內容包含蓄鹽混合料高溫、低溫性能、水穩定性能。其高溫穩定性可選取50℃車轍試驗進行評價；其低溫性能評價可選取-10℃小梁彎曲試驗；其水穩定性評價可選取凍融劈裂試驗，具體結果如表1所示。

由上表可示，與普通混合料相比，蓄鹽混合料高溫性能、低溫性能都有所提升，比例分別為12.0%、2.6%，則水穩定性能所有降低，由此可見，一定程度上摻加蓄鹽添加劑將影響混合料的路用性能，但其性能仍與施工規范規定相符。

2 冰膜與路表面粘結力評價

冰膜在路表面形成后，將大大減少路面摩擦因數。冰膜和路面材料間粘結力增加，則除冰雪難度更大。為此本文對兩者間的關系進行了評價。

2.1 評價方法

選取自主開發粘結力測試系統用于冰膜、路表面粘結力評價，評價指標可選取破壞過程中的極限拉力、破壞界面等級等，直接選取計算機進行極限拉力的讀取。具體方法可分為以下2種。

（1）定量型。按照室內模擬試驗中冰雪層破壞性狀，對路面損壞情況的評價方式加以借鑒，將評價指標定為裸露率。裸露率需對界面破壞路面的露出情況進行充分考慮，可通過下式進行計算：

其中，裸露率可由Lc表示；

破壞冰雪層厚路面裸露面積可由LA表示；

測試總面積可由A表示。

（2）定性型。如限制試驗條件、時間，可選取直接目估法。按照路面裸露情況對行車影響進行破壞界面分級。在行車荷載作用下，路表面冰雪將產生破壞現象。如界面等級較高時，因路面裸露面積大，基本不會影響行車等交通活動；如界面等級較低，冰雪將完全覆蓋路面，導致路面摩擦因數降低，且對交通活動影響較大。為此，對破壞過程中的極限拉力、破壞界面等級進行綜合思考，能夠更準確對路面除冰雪效果進行客觀評價。

2.2 評價結果

為對蓄鹽路面主動除冰雪性能上的優勢進行客觀、合理評價，筆者針對粘結力測試試驗主要選取自主開發粘結力測試系統進行試驗。研究發現，于應變速率而言，冰體材料較為敏感，脆性特征可在快速率下得以顯現；韌性特征可在滿速率下得以展現，也就是說加載速率不同其獲取的結果也所有不同。在交通荷載、外力除雪荷載速率等影響下，筆者試驗是選取20mm.min-1作為加載速率，試驗條件為溫度分別為-20、-18、-10、-5℃時，冷凍時間都為16h。

試驗結果顯示，溫度、冷凍時間一致的情況下，與密級配瀝青混凝土混合料極限破壞拉力相比，排水式開級配抗滑磨耗層較高，比例為23%，表明于混合料、冰間的粘結力而言，級配類型將會造成一定影響，且比密級配混合料大出許多。同時，因AC-13粘結力，比AC-16粘結力小，則說明于混合料、冰間的粘結力而言，公稱最大粒徑也會造成極大影響。

3 冰點試驗分析

蓄鹽路面需將蓄鹽添加劑事先向混合料添加，保證蓄鹽混合料能夠具備主動除冰雪的功能。與融雪劑類材料撒布相比，在除冰雪原理方面基本等同，可利用冰點降低的方式，實現融雪功效。為達到冰點能力降低的目的，可進行冰點試驗。在外加電動勢影響下，溶液內的粒子將產生定向移動、電流等情況，伴隨溫度的降低，電流也將減小。當物質形態轉變過程中，如由液態到固態轉化時，將大大降低溶液粒子運動速度，導致電流突變。

4 結束語

綜上所述，路面積雪結冰將會嚴重影響交通安全，目前因路面積雪結冰每年產生的直接經濟損失已經超過了數億元。以往路面除雪都會選用氯鹽類融雪劑材料，這種材料雖然具有良好的除冰雪效果，但也會造成土壤鹽堿化、橋梁腐蝕及水質污染等次生災害的產生。為此，隨著科學的進步及人們環保意識的增強，蓄鹽瀝青混合料被廣泛用于路面除冰雪施工中，與氯鹽類材料相比，蓄鹽類材料除冰雪主動性、環境友好性更強，更能達到環保、有效的目標。

參考文獻：

[1]崔龍錫.蓄鹽類瀝青混合料研究[D].重慶交通大學，2010.

[2]劉狀壯.瀝青路面融雪抑冰材料的研發與應用[D].長安大學， 2013.