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(jì)60年代，前期歐洲國家瑞士、德國等應(yīng)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(chǎn)生。其能夠?qū)⒙访姹c降至-20℃，能夠有效避免或延緩路面結(jié)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(shè)計時可選取容積替換法，提出于油石比、體積指標(biāo)、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(jié)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(guān)性能進行了分析。

關(guān)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(zhì)瀝青、石料及礦粉、蓄鹽添加劑作為試驗材料，具體性能指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計要求。蓄鹽混合料設(shè)計中可選取等體積部分替代礦粉的方式，其他設(shè)計根據(jù)普通瀝青混合料進行設(shè)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(nèi)容包含蓄鹽混合料高溫、低溫性能、水穩(wěn)定性能。其高溫穩(wěn)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(wěn)定性評價可選取凍融劈裂試驗，具體結(jié)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(wěn)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(guī)范規(guī)定相符。

2 冰膜與路表面粘結(jié)力評價

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

2.1 評價方法

選取自主開發(fā)粘結(jié)力測試系統(tǒng)用于冰膜、路表面粘結(jié)力評價，評價指標(biāo)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(nèi)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(biāo)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(chǎn)生破壞現(xiàn)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(dǎo)致路面摩擦因數(shù)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(zhǔn)確對路面除冰雪效果進行客觀評價。

2.2 評價結(jié)果

為對蓄鹽路面主動除冰雪性能上的優(yōu)勢進行客觀、合理評價，筆者針對粘結(jié)力測試試驗主要選取自主開發(fā)粘結(jié)力測試系統(tǒng)進行試驗。研究發(fā)現(xiàn)，于應(yīng)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(xiàn)；韌性特征可在滿速率下得以展現(xiàn)，也就是說加載速率不同其獲取的結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)力，比AC-16粘結(jié)力小，則說明于混合料、冰間的粘結(jié)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(xiàn)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(nèi)的粒子將產(chǎn)生定向移動、電流等情況，伴隨溫度的降低，電流也將減小。當(dāng)物質(zhì)形態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，如由液態(tài)到固態(tài)轉(zhuǎn)化時，將大大降低溶液粒子運動速度，導(dǎo)致電流突變。

4 結(jié)束語

綜上所述，路面積雪結(jié)冰將會嚴(yán)重影響交通安全，目前因路面積雪結(jié)冰每年產(chǎn)生的直接經(jīng)濟損失已經(jīng)超過了數(shù)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(zhì)污染等次生災(zāi)害的產(chǎn)生。為此，隨著科學(xué)的進步及人們環(huán)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(huán)境友好性更強，更能達到環(huán)保、有效的目標(biāo)。

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(xué)，2010.

[2]劉狀壯.瀝青路面融雪抑冰材料的研發(fā)與應(yīng)用[D].長安大學(xué)， 2013.