多元物化自融冰雪瀝青路面的應用研究

何 康

(石家莊市公路工程管理處 石家莊市 050011)

石家莊西部地區為太行山脈，年平均氣溫12.5℃，山區冬季氣候干燥寒冷，最低氣溫常常在0℃以下，早霜期始于十月下旬。本項目主要在鹿泉區和井陘縣境內的山區，在遇到降雪或路面結冰后，路面附著系數出現明顯下降，加上縱坡較大極易發生交通事故。日本、瑞士較早地開始了路面融雪抑冰的研究，主要成分是NaCl，我國起步較晚，但做了進一步改善。采用融雪劑置換礦粉，優化混合料配比和施工工藝，添加到普通瀝青混合料中，同時在瀝青混合料完成初壓后加鋪自主研發的粉體鹽化橡膠，鋪裝完成后繼續完成終壓和養生，采用多種融雪技術應用在試驗路段中，在雨雪天氣，檢測實際融雪和抑冰的能力。

1 工程概況

本研究依托于省道S537南二環西延工程，項目起點位于鹿泉區臺頭村南側，終點位于井陘縣北良都村，與衡井線相接，按雙向四車道一級公路標準建設，全長19.845km，其中起點至山前大道段按市政道路設計，設計時速為80km/h，山前大道至終點段按公路標準設計，設計時速60km/h。為充分研究多元防冰融雪物化一體施工技術對于融雪防冰的效果，本次對南二環西延工程中K16+20～K16+520段進行了試驗路鋪筑，長度500m。

2 多元防冰融雪瀝青混合料

(1)瀝青

本次試驗路段路面結構下面層采用粗粒式AC-25C瀝青混合料，上面層采用中粒式AC-16C瀝青混合料。瀝青為山東濱州生產的SBS I-D改性瀝青。

(2)粗集料

路面結構下面層的粗集料采用石灰巖等堿性石料。控制其扁平、細長顆粒的含量，在反擊式破碎機軋制的碎石中，選用瀝青與粗集料的粘附性大于等于4級的碎石，以確保粗集料的質量。

(3)細集料

細集料采用干燥、堅硬、無雜質并符合標準的機制砂。

(4)填料

填料采用石灰巖石料磨制的新鮮礦粉，其質量符合招標文件中的技術要求。

(5)融雪劑

融雪劑選用緩釋HS型化學融雪劑，其主要成分為CaC12、MgCl2。

(6)橡膠顆粒

橡膠顆粒選自天津武清廢舊輪胎橡膠廠，加鋪橡膠顆粒層厚為4.75mm。

3 多元防冰融雪物化一體瀝青路面施工工藝

在試驗段的瀝青路面開始施工前，對下封層進行檢查，對已發現有鋪筑不到位的情況，應按照封層施工規范再次補鋪。將下封層表面松散的礦料掃至路面以外，清除表面雜物，按照規范噴灑粘層油。

施工工藝：設備進場及安裝調試→拌和站加工瀝青混合料→運輸瀝青混合料→攤鋪瀝青混合料→撒鋪橡膠顆粒→碾壓瀝青混合料和橡膠顆粒→路面養生及檢測。

3.1 融雪劑的準備與投放

融雪劑置換礦粉，生產配合比摻加量為5.9%，融雪劑是10kg/袋的聚乙烯小袋包裝，然后裝入大袋中。由于鹽分的存在，在一定的濕度條件下，融雪劑在沒有密封包裝時具有吸濕性，因此，在注入礦粉倉的過程中易結塊，加上融雪劑密度較礦粉小，導致注入礦粉倉時作業效率較低。為了保證拌和時間，提高作業效率，采用礦粉倉摻加與從觀察窗人工投入相結合的方式投放鹽化物。融雪劑包裝袋為聚乙烯材料，投入拌和樓中可自動融化，并將其作為改性劑加入混合料。

3.2 瀝青混合料拌制

采用4000型強制間歇式瀝青拌和站進行瀝青混合料加工。嚴格控制瀝青和集料的加熱溫度以及瀝青混合料的出廠溫度。拌和站控制瀝青溫度比集料溫度低15℃左右，拌和好的熱混合料成品存儲到貯料倉后，其溫度下降控制在不超過10℃。為保證瀝青混合料拌和的均勻、無結團或粗細集料分離的情況，使集料顆粒全部均勻裹覆結合料。

拌和采取干拌和濕拌加瀝青兩步進行，拌和過程中多次檢測和調整施工配合比與目標配合比之間的偏差，按照規范及時對混合料進行取料試驗，努力將礦料級配與瀝青用量達到最佳值。混合料溫度控制如表1所示。

表1 混合料溫度控制表

3.3 瀝青混合料攤鋪

為了保證攤鋪質量和平整度，瀝青混合料采用兩臺攤鋪機組成梯隊聯合攤鋪，控制兩臺攤鋪機前后間距在15～25m，軌道重疊約5～10cm。瀝青混合料攤鋪速度等其他施工工藝參數均采用試驗段中確定的各項參數。

3.4 橡膠顆粒的撒鋪

在攤鋪瀝青混合料后，將事先準備好的橡膠顆粒均勻撒鋪在瀝青路面上。

3.5 壓實成型

瀝青混合料的壓實應按初壓、復壓、終壓三個階段進行，每階段的碾壓速度不但符合施工規范的要求，也要按照施工前試驗段確定的施工參數進行施工。終壓完成時的溫度應不低于90℃。

氣候條件：瀝青混合料攤鋪的這幾天均為晴天，路面始終保持干燥，施工期間日平均氣溫為12℃。制定應急預案，如遇到突然降雨即將未經壓實的瀝青混合料應全部清除，更新換料。

4 試驗路檢測

4.1 一般性能檢驗

在鋪筑試驗路過程中，利用拌和樓取回的混合料在室內進行了馬歇爾試驗和抽提試驗；試驗路鋪筑完成后，進行了取芯抽檢，對試驗路段的面層厚度和壓實度等進行了檢測；同時還對路面滲水系數、構造深度等指標進行了檢測，結果如表2及表3所示。

表2 混合料抽提試驗結果

表3 試驗路檢測結果

根據檢測結果，可看出試驗路的各項檢測指標都符合規范要求。

4.2 自融雪路面融雪性能檢驗

通過觀測自融雪瀝青路面與臨近的普通瀝青路面的積雪面積進行相互比較，就可以很直觀地定性評價融雪抑冰效果。本試驗路所在地2017年12月21日降中雪，綜合來看，多元防冰融雪物化一體技術瀝青路面試驗段的除冰雪性能明顯好于普通瀝青路面。

為檢測自融雪瀝青路面很長時間后是否仍然具有融冰雪性能，我們采用了滴點硝酸銀溶液的方法進行檢驗。硝酸銀溶液和氯化物會發生白灼反應，即生成白色沉淀物氯化銀。根據這個原理技術人員滴數滴硝酸銀溶液在鋪筑的瀝青路面上，通過觀察發現仍有白色沉淀產生，也就是自融雪瀝青路面仍然有鹽分析出，在這場雨雪過后仍具有融雪功能。

4.3 防冰性能研究

通過對試驗段的觀測發現，普通瀝青路面表面的冰層幾乎沒有任何變化，僅在個別位置出現了極少量的裂紋(如圖1所示)；多元防冰融雪物化一體技術瀝青路面表面的冰層表面出現明顯的裂紋，裂紋分布密度大，且在橡膠顆粒的周圍，冰層出現明顯的破碎現象(如圖2所示)。

5 結論

在路面積雪情況下，經過行車荷載的碾壓，普通瀝青路面表面的積雪與路面緊密粘結，難于清除；而多元防冰融雪物化一體技術瀝青路面表面的積雪與路面并未粘結，可以很容易地清除。隨著溫度的變化和車輛荷載的繼續作用，普通瀝青路面表面的積雪逐漸形成薄冰，使路面表面非常光滑，抗滑性能急劇降低，而自融雪一體化瀝青路面表面的積雪卻仍呈現松散狀，路面抗滑性能未受大的影響。綜合來看，多元防冰融雪物化一體技術瀝青路面試驗段的融雪抑冰性能明顯好于普通瀝青路面。

圖1 普通瀝青路面 圖2 自融雪瀝青路面