冰點填料對瀝青混合料的影響研究

楊 嘉董 越

（1.重慶滬渝高速公路有限公司，重慶 401147；2.重慶渝黔高速公路有限公司，重慶 401147；3.重慶市智翔鋪道技術工程有限公司，重慶 400067）

0 引言

主動除冰雪技術近年來得到各國交通和科研部門的關注[1]，不斷出現新的主動除冰雪技術與思路。其中，低冰點抗凝冰[2]瀝青路面技術作為一種綠色環保的主動除冰雪技術，受到眾多交通研究人員的關注。低冰點抗凝冰瀝青路面利用烏拉爾溶液定律達到降低溶劑凝固點的目的[3]。通過在瀝青混合料中添加低冰點填料，形成具有抗凝冰功能的路面，在車輪荷載、毛細壓力和滲透壓力的作用下，其有效成分抗凝冰鹽逐漸從混合料空隙析出至路表，通過降低冰水混合相的飽和蒸氣壓，從而降低其溶劑即水的凝固點，達到抑制路表凝冰的目的。

作為替代瀝青混合料中礦粉填料的低冰點填料，其技術性質及摻量對混合料將產生較大影響[4]。由于吸濕作用，低冰點填料中有效成分析出也會對瀝青膠漿造成一定影響[5-6]。本文選用自主研發的一款低冰點填料，通過測試對比摻加低冰點填料瀝青混合料和普通礦粉填料瀝青混合料的高溫穩定性能、低溫抗裂性能及水穩定性能，分析低冰點填料對瀝青混合料路用性能的影響。

1 試驗部分

1.1 原材料

本文研究所用瀝青為SBS改性瀝青，其技術指標如表1所示。

表1 SBS改性瀝青技術指標

粗集料與細集料的各項技術指標均符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F 40-2004）對高速公路瀝青混合料用集料的質量要求。本文所用自主研發低冰點填料與普通礦粉填料的基本技術指標如表2所示。通過比對可知，自主研發的低冰點填料與普通礦粉填料技術指標相近，皆符合規范要求。

表2 填料技術指標

1.2 配合比設計

由于低冰點填料多用于北方瀝青面層，因此，本試驗混合料的級配組成采用AC-16類型。根據馬歇爾試驗，確定最佳油石比為5.1%，級配如表3所示。

表3 混合料AC-16試驗設計級配

1.3 試驗方法

相同油石比、礦料級配及拌和條件下，分別成型低冰點填料瀝青混合料和普通礦粉填料瀝青混合料。按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）要求進行高溫穩定性能、低溫抗裂性能及水穩定性的相關試驗測試。

2 試驗結果分析

2.1 高溫穩定性能

車轍是瀝青路面主要的破壞形式，采用高溫車轍試驗對混合料的高溫性能進行評價。試驗溫度為60℃，試驗輪壓為0.7MPa，試驗結果如表4所示。

表4 瀝青混合料高溫車轍試驗結果

由表4可以看出，用低冰點填料替換普通礦粉填料的瀝青混合料滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）對混合料的高溫穩定性能的規定，且高溫性能提升約10.5%。

2.2 低溫抗裂性能

瀝青路面另一個主要破壞形式為低溫開裂，采用低溫彎曲破壞試驗對混合料的低溫性能進行評價。試驗溫度為-10℃，加載速率為50mm/min，跨徑為200mm±0.5mm，試驗結果如表5所示。

由表5可以看出，低冰點填料瀝青混合料低溫彎曲破壞應變為2648.69με，滿足規范要求。低冰點填料瀝青混合料與普通礦粉填料瀝青混合料相比，低溫抗裂性能略有提升，約4.4%，總體來說相差不大。

表5 瀝青混合料低溫小梁彎曲試驗結果

2.3 水穩定性能

水損害也是一種瀝青路面常見的破壞形式。對于評價瀝青混合料的水穩性，常見的有浸水馬歇爾試驗、煮沸試驗、凍融劈裂試驗、浸水車轍試驗。本文采用浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗評價低冰點填料瀝青混合料的水穩性，試驗結果分別如表6和表7所示。

表6 瀝青混合料殘留馬歇爾試驗結果

表7 瀝青混合料凍融劈裂試驗結果

從表6可以看出，低冰點填料瀝青混合料殘留穩定度為85.6%，滿足規范要求。通過對比可知，低冰點填料瀝青混合料馬歇爾殘留穩定度比普通礦粉填料瀝青混合料下降1.7%。初步分析原因為，低冰點填料是由載體、有效成分與其他功能成分組成，浸水后低冰點填料中有效成分部分析出，形成微小空腔使其混合料馬歇爾殘留穩定度降低。從表7可以看出，低冰點填料瀝青混合料凍融劈裂強度比為88.0%，滿足規范要求。通過對比可知，低冰點填料瀝青混合料凍融劈裂強度比比普通礦粉填料瀝青混合料提高2.1%。分析兩種試驗條件可得，浸水馬歇爾試驗條件模擬夏季雨季溫度較高時，低冰點填料瀝青混合料的水穩定性略低于普通礦粉瀝青混合料；凍融劈裂試驗條件模擬冬季冰雪季節溫度較低反復凍融時，低冰點填料瀝青混合料水穩定性優于普通礦粉瀝青混合料。

3 結束語

通過對低冰點填料瀝青混合料的路用性能進行對比測試試驗，結果表明，低冰點填料能夠代替普通礦粉填料。低冰點填料瀝青混合料動穩定度為4257次/mm，低溫彎曲破壞應變為2648.69με，殘留穩定度為85.6%，凍融劈裂強度比為88.0%。高溫穩定性能較普通礦粉填料瀝青混合料提升約10.5%，低溫抗裂性能提升約4.4%，殘留穩定度下降1.7%，凍融劈裂強度比提升2.1%。可初步判斷夏季雨季低冰點填料瀝青混合料水穩定性較普通礦粉瀝青混合料稍弱，冬季冰雪天氣低冰點填料瀝青混合料水穩定性略強。