复合型蓄盐沥青混合料的抑冰与抗滑性能

王永锋，王立志

（陕西省交通建设集团公司咸旬分公司，陕西 西安 710075）

0 引 言

中国大部分地区公路在低温条件下受冰雪影响较大。路面积雪不仅会导致路面功能性损坏，而且严重威胁车辆行车安全［1－3］，因此如何提高路面的抗滑能力与抑冰性能成为亟待解决的问题。相关学者对此进行了研究：张丽娟等分析盐化物融冰雪材料对沥青混合料路用性能的影响，结果表明盐化物沥青混合料的路用性能在一定条件下可以满足规范要求；李洁等研究了橡胶颗粒除冰雪沥青路面的耐久性［4］；高峰等分析了融雪剂的加入对沥青性能的影响，结果表明融雪剂可以提高沥青的感温性，但其抗老化性能显著减低［5－6］；郭平等研究了融雪剂对沥青混合料低温性能的影响，发现经融雪剂作用后的小梁试件低温抗弯拉强度与沥青5℃延度及当量脆点具有较好的线性关系［7］；张小龙等分析了融雪抑冰材料的性能，结果表明，融雪剂在融雪的同时也对交通基础与环境造成了极大的危害，且低温条件下氯盐的融雪化冰效果不佳［8］。

有关研究表明，雨雪天气时路面覆盖一层薄雪，在沥青混合料中加入复合型盐化物，通过车辆的碾压、搓揉，会有少量的水分进入路面空隙，路面结构中的复合型盐化物开始发挥作用，复合型盐化物溶液会在沥青路面表层形成一层薄膜，使得冰雪和路面表面不能紧密连接，抑制了路面过早结冰，起到了除冰消雪作用［9－10］。当雨雪过后，复合型盐化物溶液会慢慢蒸发，盐化物颗粒继续存在于沥青路面之中。因此，本研究使用复合型盐化物并分析其抑冰性能，研究复合型盐化物对沥青混合料高温稳定性与抗滑性能的影响。

1 试验材料

采用SBS改性沥青，具体技术指标测试结果见表1。由表1可知，所采用的沥青均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中对聚合物改性沥青的要求。

表1 SBS改性沥青技术指标测试结果

粗集料为玄武岩，细集料为石灰岩，采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的机制砂，矿粉为合成石灰岩矿粉。

复合型盐化物的物理性质与化学性质见表2。

表2 复合型盐化物物理性质与化学性质

2 沥青路面融冰条件的确定

采用车辙试验仪对比评价掺与未掺复合型盐化物沥青混合料的抑制冰雪效果，在荷载作用时间、荷载大小、温度一定的条件下，对试验对象表面的冰雪情况进行定性观察描述，通过冰雪形状的不同区分盐化物主动抑制冰雪路面的除冰消雪的效果，定性评估等级见表3。

表3 抑制冰雪成效评估

2.1 复合型盐化物最佳掺量的确定

对掺与未掺复合型盐化物沥青混合料车辙板进行除冰试验，冰膜厚度约为5mm，温度为－10℃。其中，复合型盐化物的掺量分别为5%、10%和15%。试验结果见图1。

图1 掺与未掺复合型盐化物的沥青混合料抑冰效果

由图1可知：基质沥青混合料在外部荷载的作用下，试件表面的冰膜基本没有变化，只在车轮碾压周围出现少量水分；复合型盐化物掺量为5%时，试件表面的冰膜有大量水分出现；复合型盐化物掺量为10%时，试件表面的冰膜完全融化；当复合型盐化物掺量为15%时，试件表面基本全为水分，这虽然有利于抑冰，但不利于沥青混合料的其他路用性能。在外部荷载作用下，试件表面的水分随着复合型盐化物的增多而增多。复合型盐化物掺量对沥青混合料的抑冰效果影响显著，且复合型盐化物掺量越大，沥青混合料面层的抑冰效果越好。

2.2 冰层厚度对复合型盐化物抑冰效果的影响

为研究冰层厚度对复合型盐化物抑冰效果的影响，分别选取2、5、10mm的冰膜厚度进行抑冰试验。其中，试验温度为－10℃，复合型盐化物的掺量为10%，试验结果见图2。

图2 掺加复合型盐化物的沥青混合料在不同冰膜厚度下的抑冰效果

由图2可知：冰膜厚度越小，试件表面的冰层融化越快，且车轮行走次数越多，冰层融化越完全。在车轮行走次数一定的条件下，冰层厚度大于5mm时，冰层的融化呈现减小的趋势；当冰层厚度超过10mm时，冰层表面只有少量的水出现，表明此时融雪沥青路面已不足以使路面冰层完全融化。冰层厚度对融雪沥青混合料路面抑制结冰效果有较大的影响：冰层越厚，抑制冰雪效果越弱；当冰层厚度超过10mm时，融雪沥青路面的抑制结冰效果基本丧失。

综上所述，考虑路面融雪性能及路用性能，确定复合型盐化物掺量为10%，且在路面冰层小于5 mm时有较好效果。

3 复合型盐化物沥青混合料路用性能

3.1 高温稳定性

对于掺与未掺复合型盐化物的沥青混合料的高温稳定性，本文采用《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）中的车辙试验，以动稳定度作为评价指标，试验结果见图3。

由图3可知，复合型盐化物的掺入对沥青混合料的高温稳定性有显著影响，掺量越大，高温稳定性越低。这主要是因为，复合型盐化物中含有机盐成分，沥青会黏结在这些盐分颗粒的表面，使得沥青混合料中的结构沥青含量增加，导致其抗车辙能力增强。当复合型盐化物含量继续增加时，没有足够的沥青黏结在盐分颗粒表面，导致动稳定度略微下降。

图3 复合型盐化物沥青混合料动稳定度

3.2 抗滑性

对于掺入复合型盐化物的沥青混合料的抗滑性能，本研究通过摆式摩擦系数测定仪进行试验。试验温度为－15℃～60℃，试验结果见图4。

图4 复合型盐化物沥青混合料路面摆值

由图4可知：在－15℃～60℃时，掺入复合型盐化物沥青混合料路面的摆值均大于基质沥青混合料路面，当温度在－15℃～25℃变化时，2种路面的抗滑性能均随着温度的升高而增强，且复合型盐化物沥青混合料路面的摆值均大于基质沥青混合料路面；当温度超过25℃时，掺与未掺复合型盐化物沥青混合料路面的抗滑性能均有所下降。掺入复合型盐化物沥青混合料路面抗滑性之所以大于基质沥青混合料路面，主要是由于复合型盐化物沥青混合料路面存在一些细颗粒的融雪盐，相对于基质沥青混合料路面而言，复合型盐化物沥青混合料路面的细构造有所增加，所以抗滑性能增强。当温度在25℃时，基质沥青混合料路面和复合型盐化物沥青混合料路面抗滑性最好，这是因为路面的粗构造对抗滑性起到主要作用。当温度在0℃～15℃变化时，路面抗滑性能有所下降，这主要是由于路面有一层冰膜，但是复合型盐化物沥青混合料路面抗滑性要优于基质沥青混合料路面。当温度在25℃～60℃变化时，复合型盐化物沥青混合料路面与基质沥青混合料路面的抗滑性能都有所下降，这是由于当温度升高时，路面表层有一层油膜，导致路面黏附性下降。

4 结 语

（1）外掺法成型的融雪盐化物沥青混合料复合型融雪剂最佳掺量为10%，路面冰层应小于5mm。

（2）复合型盐化物的掺入对沥青混合料的高温稳定性有显著影响，且掺量越大，高温稳定性越低。

（3）掺加复合型盐化物的沥青混合料路面的抗滑性能明显优于基质沥青混合料，且两者的抗滑性能均随温度的升高先增加后降低，在25℃时达到最佳。