蓄鹽類瀝青混合料路用性能和鹽析試驗研究

張春昱 英楠

【摘? ? 要】：針對目前蓄鹽類材料效果參差不齊的現象，對兩種蓄鹽類瀝青混合料進行路用性能和電導率法鹽析試驗。路用性能試驗結果表明：摻加1#抗凝冰劑和2#抗凝冰劑的蓄鹽類瀝青混合料的水穩定性、高低溫性能和滲水性能均能滿足規范的技術要求。電導率法鹽析試驗結果表明：1#抗凝冰劑和2#抗凝冰劑能夠起到抑制凍結作用的有效時間分別為90、24 h。

【關鍵詞】：道路工程；蓄鹽類瀝青混合料；路用性能；鹽析；電導率法

【中圖分類號】：U414【文獻標志碼】：A【文章編號】：1008-3197（2024）01-29-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.01.009

收稿日期：2022-12-03

作者簡介：張春昱（1981 - ）， 男， 工程師， 從事道路工程檢測。

Experimental Research on Road Performance and Salting-out of Salt-storing

Asphalt Mixture

ZHANG Chunyu1，YING Nan2

（1.Tianjin Transportation Research Institute， Tianjin 300074， China；

2.China Great WallQuality Assurance Centre Company Limited， Tianjin 300000， China）

【Abstract】：In view of the fact that the application effects of salt storage materials are uneven， this paper tests the road performance and salting out effect of the two kinds of salt storage asphalt mixtures. The road performance test results show that the water stability， high and low temperature performance and water seepage performance of the salt storage asphalt mixture mixed with 1# anti freezing agent and 2# anti freezing agent can meet the technical requirements of the specification. The results of conductivity method salting out test show that the effective time for 1# and 2# anti freezing agents to inhibit freezing is 90 hours and 24 hours respectively.

【Key words】：road engineering；salt-storing asphalt mixture；road performance；salting-out；conductivity method

蓄鹽類瀝青混合料為解決道路除冰和積雪問題提供了新的途徑，對冬季道路交通安全具有重要意義[1～3]，其工作原理是將鹽化物材料添加到瀝青混合料中，下雪時，在毛細管力、滲透壓及車輪“泵吸”等作用下，路面中的鹽分被釋放，降低路面上冰和雪的凝固點，從而達到融雪抑冰效果[4]。徐鷗明等[5]研究了鹽分含量對瀝青混合料性能的影響。譚憶秋等[6]分析了級配對蓄鹽瀝青混合料除冰雪效果的影響；目前，蓄鹽類材料產品品種較多，應用效果參差不齊，蓄鹽類材料融雪抗凝冰作用的耐久性有待驗證；本文對蓄鹽類瀝青混合料的路用性能和鹽析效果進行試驗驗證。

1 試驗材料

以AC-13C型蓄鹽類改性瀝青混合料作為研究對象。

1.1 原材料

廈門華特集團股份有限公司產I-D級SBS改性瀝青、遵化產細集料、薊州產石灰巖粗集料及礦粉。原材料技術指標均符合JTGF 40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》的技術要求。選取2種符合JT/T 1210.2—2018《公路瀝青混合料用融冰雪材料第2部分：鹽化物材料》技術要求的國產抗凝冰劑。見表1。

1.2 礦料級配

試驗所用的礦料級配見圖1。

1.3 蓄鹽類瀝青混合料配合比

AC-13C型蓄鹽類瀝青混合料目標配合比設計采用馬歇爾方法。將加熱至160～165 ℃的集料放入拌和鍋，加入抗凝冰劑，干拌60 s；將加入熱至140～145 ℃的瀝青，濕拌90 s；再加入礦粉拌和90 s；在140～145 ℃的溫度條件下成型試件，試件雙面各擊實75次。見表2。

2 試驗分析

2.1 路用性能試驗

摻加1#抗凝冰劑和2#抗凝冰劑的蓄鹽類瀝青混合料采用相同的配合比制作試件，按照JTGE 20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》規定的試驗方法進行路用性能試驗。

在最佳油石比條件下，摻加2#抗凝冰劑的瀝青混合料水穩定性和低溫性能略好于摻加1#抗凝冰劑的，高溫性能略低于摻加1#抗凝冰劑的；但是，摻加2種抗凝冰劑的AC-13C型蓄鹽類改性瀝青混合料的水穩定性、高低溫性能和滲水性能均滿足JTGF 40—2004的技術要求。見表3。

2.2 電導率法鹽析試驗

2.2.1 制作標準曲線

氯化鈉是抗凝冰劑的主要可溶鹽成分，配制了11組不同質量濃度的氯化鈉溶液，采用電導率儀測定相應的電導率值，繪制成標準曲線。見圖2。

2.2.2 鹽分析出量測定方法

采用全溶法[7～8]測定表面鹽分析出量。

1）測量馬歇爾試件的高度h，將試件置于封閉容器中，加入1 500 mL蒸餾水，稱量容器、試件和蒸餾水的總質量M。

2）第一天每隔1 h測定一次電導率。測量時，首先攪拌并稱其質量，若小于M，則補充蒸餾水使質量相等，然后測量溶液的電導率。

3）從第二天開始，每隔1 d測定一次電導率，連續測量6周，試驗方法同上。

4）根據圖2確定溶液的等效鹽分濃度，計算出試件表面鹽分的析出量。

式中：[Q]為表面鹽分析出量，g/m2；[V]為加入蒸餾水的體積，mL；[ρw]為溶液的密度，取1.0 g/cm3；[n]為等效鹽分濃度，%；S為馬歇爾試件表面積。

式中：[r]為馬歇爾試件半徑，[r=]101.6/2=50.8（mm）。

2.2.3 試驗結果分析

1）摻加1#抗凝冰劑的試件。為便于分析，將浸泡小時數轉化為2小時數，取對數，然后采用半對數坐標，按照指數模型進行回歸分析。見圖3。

式中：x為浸泡時間（2小時數）；y為表面鹽分析出量，g/m2；a、b為回歸系數。

對式（3）兩邊求導

式中：[y']為表面鹽分析出速率，即每2 h表面鹽分析出量，g/（m2·2h-1）。

由圖3的擬合結果可知

根據關于鹽分析出量目標值的相關研究結果[9]：如果路面在2 h內有1 g/m2的鹽分析出量，在-3～-4℃條件下，能夠起到抑制凍結的作用。

令[y']=1，則x=45。也就是說，摻加1#抗凝冰劑能夠起到抑制凍結作用的有效時間為90 h。

2）摻加2#抗凝冰劑的試件。按照相同方法，對摻加2#抗凝冰劑試件進行了連續6周的電導率試驗。見圖4。

同樣，以2 h內路面鹽分析出量達到1 g/m2作為鹽分析出量目標值。令[y']=1，則x=12。也就是說，摻加2#抗凝冰劑能夠起到抑制凍結作用的有效時間為24 h。

3 結論

摻加1#抗凝冰劑和2#抗凝冰劑的蓄鹽類瀝青混合料的水穩定性、高低溫性能和滲水性能均能滿足規范的技術要求。1#抗凝冰劑和2#抗凝冰劑能夠起到抑制凍結作用的有效時間分別為90、24 h。

參考文獻：

[1]劉紅瑛，郝培文.道路除冰雪技術及其發展趨勢[J].筑路機械與施工機械化，2008，（11）：18-21+8．

[2]張爭奇，羅要飛，趙富強.儲鹽類融雪抑冰材料對瀝青混合料性能影響研究進展[J]. 化工進展，2018，37（6）：2282-2294．

[3]豆懷兵.超薄罩面鹽化物自融雪瀝青混合料組成與性能研究[D].西安：長安大學，2015．

[4]劉狀壯.瀝青路面融雪抑冰材料的研發與應用[D].西安：長安大學，2013．

[5]徐鷗明，韓? ? 森.鹽分對儲鹽瀝青混合料性能的影響[J]. 長安大學學報（自然科學版），2015，35（4）：8-12．

[6]譚憶秋，孫嶸蓉，郭? ? 猛，等.蓄鹽瀝青混合料除冰雪性能研究[J].中國公路學報，2013，26（1）：23-29．

[7]李宜鋒.蓄鹽瀝青混合料路用性能及析出規律[J].中國建材科技，2020，29（4）：37-39+114．

[8]張鴻.蓄氯鹽填料對瀝青及瀝青混合料性能影響與鹽分遷移特征[D].西安：長安大學，2019．

[9]張麗娟.鹽化物融雪瀝青混合料研究[D].西安：長安大學，2010．

[10]劉狀壯，沙愛民，蔣? ? 瑋.蓄鹽瀝青路面研究進展：鹽化物材料、混合料及其性能與評價[J].中國公路學報，2019，32（4）：18-31+72．