一種超薄罩面融雪劑瀝青混合料路用性能研究

李志剛 李燁世龍

（河南交院工程技術(shù)有限公司，河南 鄭州450000）

1 SMA-5瀝青混合料原材料性能及配合比設(shè)計(jì)

1.1 集料及瀝青性能

粗集料（3～5 mm）為玄武巖碎石，細(xì)集料（0～3 mm）為石灰?guī)r機(jī)制砂，礦粉為磨細(xì)的石灰?guī)r粉。粗、細(xì)集料及礦粉主要技術(shù)指標(biāo)滿足相關(guān)規(guī)范要求。瀝青為TPS高粘性改性瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 TPS高粘改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果

1.2 氯化物融雪劑性能研究

鹽化物為Ice Bane環(huán)保高效融雪劑，其主要成分為SiO2、NaCl、MgO2、CaO等，NaCl為主要融雪成分，約占總質(zhì)量的50%。Ice Bane高效融冰雪劑主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 Ice Bane高效融冰雪劑主要技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

1.3 SMA-5瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）對(duì)SMA-5瀝青混合料進(jìn)行礦料級(jí)配及最佳油石比設(shè)計(jì)。本文纖維為GBF類型玄武巖纖維（6μm-12mm短切紗，其摻量為0.3%（占瀝青混合料質(zhì)量），SMA-5礦料級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果見表3，最佳油石比和馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 SMA-5礦料級(jí)配范圍及設(shè)計(jì)級(jí)配

表4 SMA-5瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2 鹽化物高粘瀝青膠漿特性研究

用融雪劑替換部分或全部礦粉制成具有融雪抑冰效果的超薄罩面層，而融雪劑的摻入會(huì)影響瀝青混合料的相關(guān)性能[1-4]。因此，對(duì)不同融雪劑摻量的瀝青膠漿性能進(jìn)行研究顯得尤為重要。

2.1 鹽化物高粘瀝青膠漿粘度特性

融雪劑的摻量會(huì)對(duì)瀝青相關(guān)性能產(chǎn)生影響，對(duì)不同融雪劑摻量下瀝青膠漿進(jìn)行25℃針入度、5℃和15℃延度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分別見圖1、圖2。

由圖1可以得出：融雪劑替代量越大，瀝青膠漿針入度越小，當(dāng)替代量從0%增加到75%和100%時(shí)，針入度分別由3.63 mm下降到2.73 mm和1.98 mm。

圖1 融雪劑替代量對(duì)針入度的影響

圖2 融雪劑替代量對(duì)延度的影響

由圖2可以得出：瀝青膠漿5℃、15℃延度試驗(yàn)結(jié)果均隨融雪劑替代比例的升高而降低，當(dāng)替代量超過50%時(shí)，15℃延度試驗(yàn)結(jié)果降幅顯著增加。

2.2 鹽化物替代量對(duì)布氏粘度的影響

對(duì)不同融雪劑摻量下的瀝青膠漿進(jìn)行125℃、135℃、145℃、155℃、165℃、175℃布氏粘度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可以得出：不同試驗(yàn)溫度時(shí)，隨著融雪劑替代量的升高，瀝青膠漿粘度試驗(yàn)結(jié)果均逐漸增大，溫度為135℃時(shí)，融雪劑替代量從0%升高到50%、100%時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果分別由11.36 pa·s升高到20.39 pa·s和32.31 pa·s。

圖3 融雪劑替代量對(duì)粘度的影響

3 SAM-5瀝青混合料路用性能研究

3.1 高溫穩(wěn)定性

車轍病害是瀝青路面高溫抗車轍能力差的主要表現(xiàn)形式，評(píng)價(jià)瀝青路面高溫抗車轍能力的方法有多種[5]。本文選用動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)對(duì)不同融雪劑替代量SMA-5瀝青混合料進(jìn)行60℃車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 融雪劑對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度的影響

由圖4可以得出：隨著融雪劑替代量的升高，動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果逐漸下降，這主要因?yàn)辂}分顆粒會(huì)降低礦料之間的嵌擠能力，因此融雪劑摻量越大，動(dòng)穩(wěn)定度越小。

3.2 低溫抗裂性

低溫開裂是瀝青路面低溫抗開裂能力差的主要表現(xiàn)形式，評(píng)價(jià)瀝青路面低溫抗開裂能力的方法有多種[6]。本文選用低溫小梁彎曲試驗(yàn)對(duì)不同融雪劑替代量的SAM-5瀝青混合料進(jìn)行最大破壞彎拉應(yīng)變?cè)囼?yàn)，結(jié)果見圖5。

圖5 融雪劑對(duì)最大破壞應(yīng)變的影響

由圖5可以得出：隨著融雪劑替代量的升高，混合料彎曲破壞應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果逐漸下降，當(dāng)替代量從0%升高100%時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果從2 740με下降到2 282με，這主要因?yàn)椋瑩搅吭礁撸瑸r青膠漿粘度越大，低溫延度越小，瀝青膠漿變得硬而脆。

3.3 水穩(wěn)定性

評(píng)價(jià)瀝青路面抗水損害能力的試驗(yàn)方法有多種[7-8]。本文選用浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂殘留比對(duì)不同融雪劑替代量的SAM-5瀝青混合料進(jìn)行水穩(wěn)定性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分別見圖6、圖7。

圖6 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

圖7 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

由圖6、圖7可以得出：隨融雪劑替代量的升高，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂殘留強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果均逐漸下降，這主要因?yàn)樗疂B入混合料內(nèi)部時(shí)，融雪劑中的可溶性鹽溶解，導(dǎo)致混合料內(nèi)部孔隙率增加，同時(shí)高濃度的鹽溶液也會(huì)對(duì)混合料進(jìn)行侵蝕，這些都會(huì)降低混合料的抗水損害能力。《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）要求潮濕區(qū)或濕潤區(qū)混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂殘留強(qiáng)度比分別不低于85%、80%，因此融雪劑替代量不易高于26%。

3.4 粘附性

本文選用謝倫堡瀝青析漏及肯塔堡飛散對(duì)不同融雪劑替代量的SAM-5瀝青混合料進(jìn)行瀝青與集料粘附性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分別見圖8、圖9[9]。

圖8 析漏試驗(yàn)結(jié)果

圖9 飛散試驗(yàn)結(jié)果

由圖8可以得出：隨融雪劑替代量的升高，混合料析漏損失率逐漸增加，當(dāng)替代量從0%增加到100%時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果從0.044%升高到0.055%，滿足規(guī)范不大于0.1%的要求。

由圖9可以得出：融雪劑替代量小于50%時(shí)，飛散損失率降幅較大；融雪劑替代量大于50%時(shí)，飛散損失率降幅趨于平緩。這主要因?yàn)椋S著融雪劑替代量升高，瀝青膠漿粘度增大，混合料內(nèi)部粘聚力增強(qiáng)。

4 結(jié)論

融雪劑替代量越大，瀝青膠漿針入度越小；瀝青膠漿5℃、15℃延度試驗(yàn)結(jié)果均隨融雪劑替代比例的升高而降低；不同試驗(yàn)溫度時(shí)，隨著融雪劑替代量的升高，瀝青膠漿粘度試驗(yàn)結(jié)果均逐漸增大。

隨著融雪劑替代量的升高，動(dòng)穩(wěn)定度、彎曲破壞應(yīng)變、浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂殘留強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果均逐漸下降。

隨融雪劑替代量的升高，混合料析漏損失率逐漸增加；融雪劑替代量小于50%時(shí)，飛散損失率降幅較大；融雪劑替代量大于50%時(shí)，飛散損失率降幅趨于平緩；綜合考慮，鹽化物替代量應(yīng)小于26%。