抗凝冰材料在瀝青混凝土路面工程中的應(yīng)用

孫亮 王喆

（沈陽市政集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 10026）

長期以來，嚴(yán)寒地區(qū)冬季的路面積雪結(jié)冰危害嚴(yán)重影響道路的行車安全，給人們的生活帶來了諸多不便與損失。道路積雪結(jié)冰降低了車輛輪胎與路面的附著系數(shù)，使行駛車輛的驅(qū)動性及安全性降低。目前我國針對冬季路面積雪結(jié)冰問題，普遍采取噴灑融雪劑與機(jī)械除雪相結(jié)合的辦法，雖然除雪效果較好，但有兩個比較明顯的缺點(diǎn)，一是大量的融雪劑的使用對路面、混凝土構(gòu)筑物、綠化植被、地下水、汽車等危害十分明顯；二是大量融雪劑和機(jī)械設(shè)備的投入所產(chǎn)生的成本也較高。因此，尋找更加環(huán)保、快捷、低成本的除雪方法就變得十分必要。

1 抗凝冰改性劑原理

抗凝冰瀝青路面是指在瀝青混合料中直接摻入具有抑制凍結(jié)效果的抗凝冰改性劑，形成具有抑制凍結(jié)效果的路面。抗凝冰改性劑的有效抑制凍結(jié)成分主要為氯鹽，作用原理是在毛細(xì)管壓力及車輛碾壓作用下，瀝青混合料內(nèi)部的鹽分逐漸析出，從而降低道路表面水的冰點(diǎn)，延遲道路表面積雪結(jié)冰。

另外，抗凝冰改性劑中的緩釋劑、增強(qiáng)劑，能夠在非凝冰季節(jié)減少抗凝冰改性劑的流失，同時在增強(qiáng)劑的作用下與集料、瀝青拌合能夠充分保證混合料的路用性能。

2 混合料試驗(yàn)研究

2.1 原材料的選擇

1） SBS改性瀝青

SBS改性瀝青選用遼河石化成品SBS改性瀝青，25℃試驗(yàn)溫度下密度為1.017g/cm3。主要性能指標(biāo)檢測結(jié)果如表1所示。

表1 SBS改性瀝青檢測結(jié)果

2）礦料

粗集料選用的是遼陽的石灰?guī)r，細(xì)集料選用的是S15規(guī)格的石屑，礦粉選用的是石灰?guī)r質(zhì)礦粉，各項(xiàng)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》 （JTGF40-2004） 標(biāo)準(zhǔn)的要求。且滿足抗凝冰材料對粗集料的黏附性及吸水率的要求。

3）抗凝冰添加劑

采用抗凝冰添加劑作為抗凝冰瀝青混凝土的功能性改性劑。本材料采用多元混合物優(yōu)化設(shè)計(jì)，其主要成分包括：緩釋劑、抗腐蝕劑、增強(qiáng)劑以及氯化鈣、氯化鎂氯鹽材料。經(jīng)化學(xué)工藝處理得到的環(huán)保型主動抑制道路結(jié)冰的新材料，其物理指標(biāo)見表2。

表2 抗凝冰添加劑物理指標(biāo)

2.2 抗凝冰瀝青混凝土配合比確定

在室內(nèi)配合比試驗(yàn)中，依據(jù)JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》設(shè)計(jì)AC-13C密級配瀝青混合料，抗凝冰添加劑采用外摻法加入，取代部分細(xì)集料，添加量為混合料的質(zhì)量5%。最終確定油石比為4.8%，混合料礦料級配見表3。

表3 抗凝冰瀝青路面礦料級配

2.3 混合料主要力學(xué)性能試驗(yàn)

按照現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》 （JTG F40-2004）的要求，瀝青混合料除需滿足馬歇爾試驗(yàn)的物理指標(biāo)要求外，還需重點(diǎn)考查混合料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能。因此，試驗(yàn)進(jìn)一步使用抗凝冰瀝青混合料進(jìn)行試件制作，分別進(jìn)行了車轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)。全面評價抗凝冰材料對混合料力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果如表4示。

表4 抗凝冰改性瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

3 試驗(yàn)路應(yīng)用

本次研究在沈陽市陵園北街道路工程路段進(jìn)行了150m抗凝冰瀝青混凝土試驗(yàn)段的鋪設(shè)，試驗(yàn)路路面采取半幅抗凝冰SBS改性瀝青混合料和半幅普通SBS改性瀝青混合料的施工，進(jìn)行融雪效果對比。希望利用冬季服役期來實(shí)際評價抗凝冰路面的融雪能力。通過對冬季十八次降雪的跟蹤和監(jiān)控，抗凝冰瀝青路面的融雪效果十分顯著。組圖1為降雪后次日現(xiàn)場照片對比。

組圖1 抗凝冰路面積雪融化后情況

4 結(jié)語

通過試驗(yàn)室研究、融雪能力室內(nèi)模擬分析、試驗(yàn)段驗(yàn)證等多個方面的試驗(yàn)和應(yīng)用，全面的評價了抗凝冰材料以及抗凝冰瀝青混凝土在防止道路結(jié)冰和融雪方面的能力。通過以上的研究和應(yīng)用主要能得出以下結(jié)論：

（1）抗凝冰材料可以有效降低瀝青路面表層的冰點(diǎn)，故抗凝冰瀝青混凝土可以在0℃～-20℃溫度區(qū)間有效避免路面結(jié)冰危害；

（2）抗凝冰添加劑的加入不影響瀝青混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，且不會對瀝青混凝土路面的使用壽命產(chǎn)生不良影響；（3）抗凝冰瀝青混凝土的使用可以顯著減少冬季融雪劑的用量，可以有效避免因大量使用融雪劑而對混凝土、綠植、地下水、汽車造成危害。