不同類型瀝青混合料的抗融雪劑長期侵蝕性能研究

張楠 陳諾

摘 要：我國大部分地區(qū)通過撒布融雪劑來除路面冰雪，而融雪劑材料滲透到瀝青路面內(nèi)部，會造成瀝青路面的剝落和坑槽。本文采用NaCl、CaCl2和醋酸鈉三種融雪劑，對AC-13、OGFC-10、和自主研發(fā)的UTO-7這三種瀝青混合料試件進行融雪劑溶液凍融循環(huán)后，然后進行殘留馬歇爾穩(wěn)定度試驗和肯塔堡飛散試驗研究，評價不同瀝青混合料的長期抗融雪劑侵蝕能力。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過長期侵蝕后，NaCl溶液對瀝青混合料的侵蝕最嚴重，其次為CaCl2，最后為醋酸鈉;UTO-7瀝青混合料抗融雪劑溶液長期侵蝕能力均優(yōu)于AC-13和OGFC-10瀝青混合料。

關鍵詞：融雪劑;瀝青混合料;UTO-7;凍融循環(huán);長期侵蝕

0 引言

由于我國大部分地區(qū)處于夏炎冬寒氣候，冬季降雪后路面結(jié)冰，嚴重影響路面車輛的行駛，在大部分城市道路的養(yǎng)護工作中會撒布融雪劑來融化路面的冰雪，而融雪劑材料滲透到瀝青混合料材料內(nèi)部后再加上凍融循環(huán)的作用會嚴重破壞瀝青混合料的性能，造成瀝青路面的剝落和坑槽。近年來專家學者都對融雪劑材料的侵蝕機理和破壞性能進行大量的研究[1-5]，主要集中在氯鹽類融雪劑對瀝青混合料的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性的影響等研究，而對于不同融雪劑種類、融雪劑對不同瀝青混合料長期侵蝕的影響研究較少。

本研究采用價格低廉、使用廣泛的NaCl、融雪效果優(yōu)異的CaCl2、綠色環(huán)保的醋酸鈉三種融雪劑，采用AC-13、OGFC-10、和自主研發(fā)的UTO-7[6]這三種瀝青混合料級配進行融雪劑溶液凍融循環(huán)后殘留馬歇爾穩(wěn)定度試驗[7]和肯塔堡飛散試驗[8]研究，評價不同瀝青混合料抗融雪劑長期侵蝕能力，評價哪種融雪劑對瀝青混合料的侵蝕最為嚴重，為探究不同融雪劑對不同類型瀝青混合料的侵蝕機理提供參考依據(jù)。

1 原材料和試驗方法

1.1 原材料

融雪劑為白色固體NaCl顆粒、白色固體CaCl2顆粒，白色固體醋酸鈉顆粒;瀝青采用SBS I-C改性瀝青，其各項指標均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2017）要求;集料采用新疆博樂產(chǎn)玄武巖碎石;OGFC-10和UTO-7中均加入0.4%的礦物纖維;AC-13、OGFC-10和UTO-7這三種瀝青混合料的最佳油石比和配合比如表1所示。

2 試驗方法

采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）成型馬歇爾圓柱體試件。首先將試件在 98.3kPa～98.7 kPa的真空條件下飽和融雪劑溶液15 min，然后放入冰箱中，溫度為-16℃，時間16h。然后取出試件放入25℃配置好的融雪劑水溶液中，融雪劑濃度為2%[8]，時間為8h。最后取出試件放入冰箱中，如此往復循環(huán)。循環(huán)次數(shù)分別為5次、10次、15次和20次[9];凍融循環(huán)結(jié)束后，取出試件在通風處自然晾干，晾干后用清水洗去表面的鹽，備用。每組采用四個試件分別進行融雪劑溶液凍融循環(huán)后殘留穩(wěn)定度試驗和融雪劑溶液凍融循環(huán)后肯塔堡飛散試驗。

（1）融雪劑溶液凍融循環(huán)后殘留馬歇爾穩(wěn)定度%（TCSRn）

融雪劑溶液凍融循環(huán)后殘留劈裂強度比%（TSRn）

（2）融雪劑溶液凍融循環(huán)后肯塔堡飛散試驗（飛散損失%）

3 試驗結(jié)果

（1）融雪劑溶液凍融循環(huán)后TCSR試驗

對三種不同類型的AC-13、OGFC-10、UTO-7瀝青混合料在最佳油石比下的試件進行融雪劑溶液凍融循環(huán)后的TCSRn試驗（殘留馬歇爾穩(wěn)定度%），試驗結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，隨著融雪劑溶液凍融循環(huán)次數(shù)的增加，不同類型瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度逐漸下降，三種融雪劑對瀝青混合料殘留穩(wěn)定度的影響不同，按融雪劑侵蝕嚴重性排序為：NaCl>CaCl2>醋酸鈉。NaCl對瀝青混合料殘留穩(wěn)定度的影響程度要強于CaCl2，其主要原因是，除了水的物理凍脹作用及Cl-的化學腐蝕作用造成瀝青混合料的性能下降以外，Na+對瀝青具有乳化作用，會降低瀝青與集料間的粘附性，造成混合料性能下降加劇;而Ca2+ 會加強集料與瀝青之間的化學吸附作用，提高混合料的整體性能，可抵消部分性能下降。

經(jīng)過NaCl溶液凍融循環(huán)后，對不同類型的瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度按大小進行排序：UTO-7>AC-13>OGFC-10，說明UTO-7瀝青混合料的抗融雪劑侵蝕能力優(yōu)于AC-13和OGFC-10瀝青混合料。

（2）融雪劑溶液凍融循環(huán)后飛散試驗

對三種不同類型的AC-13、OGFC-10、UTO-7瀝青混合料件進行融雪劑溶液肯塔堡飛散試驗（飛散損失%），經(jīng)過20次醋酸鈉溶液凍融循環(huán)試驗后試件外貌形態(tài)圖如圖2所示，試驗結(jié)果如圖3所示。

由圖2可知：經(jīng)過鹽溶液凍融循環(huán)飛散試驗后，不同級配的瀝青混合料試件均有質(zhì)量損失，AC-13瀝青混合料試件表面發(fā)生了部分大塊集料脫落，但整體結(jié)構(gòu)完整，UTO-7瀝青混合料試件在飛散試驗中試件只是被磨圓潤，沒產(chǎn)生大塊集料脫落，瀝青與集料之間整體粘結(jié)性較好，而OGFC-10瀝青混合料試件上表面和下表面棱角周圍產(chǎn)生了大面積集料剝落，說明其瀝青與集料之間的粘結(jié)性能受到融雪劑溶液的破壞，從側(cè)面圖中可看出OGFC-10瀝青混合料試件飛散損失較大。從飛散試驗的結(jié)果可以看出：UTO-7瀝青混合料的飛散損失最小，其次為AC-13瀝青混合料，而OGFC-10瀝青混合料的飛散損失最大。

由圖3可知：三種類型的瀝青混合料試件在不同種類融雪劑的凍融循環(huán)后，飛散損失最大的是NaCl，其次為CaCl2，最后為醋酸鈉。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，三種類型的瀝青混合料試件的飛散損失增加，當凍融循環(huán)次數(shù)為20次融雪劑為氯化鈉時，三種瀝青混合料的飛散損失都達到了最大值，其中AC-13瀝青混合料飛散損失最大達到了9.92%，OGFC-10瀝青混合料的飛散損失最大達到了18.20%，UTO-7瀝青混合料的飛散損失最大達到了3.26%。對三種級配的飛散損失進行排序：OGFC-10>AC-13>UTO-7，充分說明了UTO-7抗融雪劑長期侵蝕的性能更強，可以防止經(jīng)過凍融循環(huán)后瀝青路面集料的剝落，防止路面產(chǎn)生松散病害。

經(jīng)過鹽溶液凍融循環(huán)后殘留穩(wěn)定度試驗和飛散試驗后，UTO-7瀝青混合料抗融雪劑長期侵蝕性能最優(yōu)，這是由于UTO-7和AC-13瀝青混合料的空隙率較小，而OGFC-10瀝青混合料的空隙率較大，融雪劑溶液滲透到OGFC-10瀝青混合料集料和瀝青接觸表面，加快了OGFC-10瀝青混合料中瀝青和集料的剝離，所以OGFC-10瀝青混合料飛散損失嚴重;而UTO-7瀝青混合較AC-13瀝青混合料來說，由于加入了礦物纖維，且瀝青用量較大，礦物纖維和瀝青膠漿膠結(jié)成大量的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[10]，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在瀝青混合料中起到增韌作用，把較小的集料固定在瀝青混合料上形成了一個整體，增強了瀝青混合料抗鹽溶液侵蝕的能力。

4結(jié)論

（1）隨著融雪劑溶液凍融循環(huán)次數(shù)的增加，不同類型瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度逐漸下降，飛散損失逐漸增加，按融雪劑侵蝕嚴重性排序為：NaCl>CaCl2>醋酸鈉。

（2）經(jīng)過NaCl溶液凍融循環(huán)后，對三種的瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度按大小進行排序：UTO-7>AC-13>OGFC-10。對三種瀝青混合料的飛散損失進行排序：OGFC-10>AC-13>UTO-7。

（3）UTO-7瀝青混合料抗融雪劑長期侵蝕能力均優(yōu)于AC-13和OGFC-10瀝青混合料。這是由于UTO-7瀝青混合料中加入了礦物纖維，礦物纖維和瀝青膠漿膠結(jié)成大量的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在瀝青混合料中起到增韌作用。

參考文獻

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作者簡介：張楠（1988-），女，漢族，河南新鄉(xiāng)，博士，合肥學院城市建設與交通學院，講師，主要研究路基路面材料方向。