自融雪沥青路面抗凝冰剂的设计与施工探讨

邓威

摘要：在高海拔寒冷地区路面降雪或结冰后撒布融雪剂和除冰盐的方式除冰效率低下，除冰效果并不理想，而抗凝冰剂材料能够主动抑制路面结冰，自融雪效果十分理想。文章以$221线塔城一额敏公路大中修公路工程项目自融雪沥青路面试验段为例，介绍了自融雪沥青路面抗凝冰剂设计与制备方案，并通过路用性能检测，评述了其抗凝冰效果。

关键词：自融雪;沥青路面;抗凝冰剂;路用性能;施工

中图分类号：U416.03 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.0034

文章编号：1673—4874（2020）11—00127-02

0引言

对于高海拔寒冷地区，在路面降雪或结冰后撒布融雪剂和除冰盐的方式除冰效率低下，除冰效果并不理想，且融雪剂含有工业盐成分，污染环境，腐蚀桥梁，除冰盐很容易被行驶车辆带走，很难起到预想的除冰效果。抗凝冰剂材料能够主动抑制路面结冰，对路面工程无腐蚀性破坏，对植被土壤也无污染，施工简便，避免了冬季融雪巨额资金的投入，自融雪效果十分理想。本文以s221线塔城一额敏公路大中修公路工程项目自融雪沥青路面试验段为例，进行了自融雪沥青路面抗凝冰剂设计、制备，抗凝冰效果检验以及施工的探讨。

1工程概况

s221线塔城一额敏公路大中修工程在新疆塔城市境内，该合同段全长11km，其中自融雪沥青路面试验段设置在K24+000～K24+500处，设计行车速度为80km/h，宽11m，路面基層至面层顺次为厚15cm天然砂砾底基层、厚32cm的水泥稳定土基层、10cm沥青混凝土面层。s221线塔城一额敏公路大中修公路工程项目地处寒温带大陆性气候，呈现典型的山区气候特征，年内最低温度为-23℃，年平均降水量为350mm。施工区域内水系发达，地表径流丰富，土壤具有较强的自然蓄水能力，工程沿线地表水和地下水不具有对混凝土的腐蚀性。

2自融雪沥青路面抗凝冰剂设计

2.1抗凝冰材料制备

自融雪沥青路面抗凝冰材料主要由抗凝冰剂、改性乳化沥青、有机硅溶液等原料构成，抗凝冰剂按比例与有机硅溶液和改性乳化沥青缓和，从而形成沥青路面自融雪抗凝冰材料，并通过抗凝冰剂固含量和无机盐添加比的调整达到最稳定抗凝冰效果。抗凝冰材料的制备是基于乳化沥青生产的机理，通过乳化剂、无机盐、抗凝冰剂等的添加使乳化沥青发生乳化一改性一融合等系列反应，再用保护胶处理的新型路面喷洒抗凝冰材料。

根据抗凝冰剂材料稳定性机理，其稳定性能主要受颗粒吸附乳化剂量、分散液黏度、材料颗粒与分散液密度差等因素的影响。抗凝冰剂材料制备过程中乳化剂掺加量相对固定，所以影响其稳定性的主要是分散液黏度、材料颗粒与分散液的密度差。而分散液黏度和材料颗粒分散液密度差又取决于抗凝冰剂固含量。抗凝冰剂的加入使得乳化剂多维度包裹的结构遭到破坏，降低材料颗粒静向斥力，最终降低抗凝冰材料的存储稳定性能。为此，必须解决抗凝冰材料的存储稳定性问题。

为了确保抗凝冰材料除冰性能，选取蜀（抗凝冰剂固含量：无机盐：水=0.5：0.1：0.1）、x2（抗凝冰剂：无机盐：水=0.6：0.1：0.1）、x3（抗凝冰剂固含量：无机盐：水=0.55：O.15：O.1）、X4（抗凝冰剂固含量：无机盐：水=0.4：0.2：0.1）四种抗凝冰剂，并对其冰点值分别进行试验，结果如表1所示。

由表1可知，在质量百分比浓度≤12%时，x2、x3抗凝冰剂降低冰点的程度非常接近且最优，蜀次之，X4最差;当质量百分比浓度在12%～18%时，x2抗凝冰剂降低冰点值下降较快。试验结果还表明，1mm水层抗凝冰材料表层中析出抗凝冰剂浓度均不足14%，所以本工程应当在14%以内浓度冰点值[。内结合价格进行抗凝冰剂的选用。综合考虑道路工程实际，选择x2型抗凝冰剂。

2.2抗凝冰效果检验

2.2.1气味和细度检验

抗凝冰剂气味的检验一般采用嗅辨方法，无明显刺激性气味即达到设计要求。细度的检验则选用O.075mm过孔筛，按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程））（JTGE 30—2017）所规定的负压筛法进行检验。抗凝冰剂碳钢腐蚀率按照《融雪剂》（C8/T23851—2017）的要求检测，最终检测结果为0.16mm/a，符合GB/T 23851规范要求。

2.2.2冰点检验

所需试验仪器为最低温度-40℃，温控精确度达0.5℃的低温试验箱;温度测量范围为-40℃～20℃，温控精确度达O.1℃的显示数值温度计。

为进行抗凝冰材料效果的检验与对比，将抗凝冰材料和未掺加抗凝冰剂的乳化沥青分别涂布在塑料盒底层，充分干燥后喷洒3mm冷水层在试验材料表面，并置于-40℃低温试验凝冰箱内冻放，待试验材料温度降A0℃时开始记录材料温度的变化，每隔20min记录一次;随着温度降至-5℃，每隔5min记录一次，直至试验材料表面水膜结冰后观察试验材料的抗凝冰效果，此时表面结冰点温度即为冰点温度。抗凝冰材料在-40℃低温试验凝冰箱内冻放后表层仅产生一层悬浮冰，冰层薄而松散，很容易划破，材料并没有完全冻结，抗凝冰效果显著，而未掺加抗凝冰剂的乳化沥青则完全冻结，无抗凝冰效果（如图1所示）。

3自融雪沥青路面抗凝冰剂施工

3.1路面抗凝冰剂施工

施工开始前必须保证路面干燥清洁，采用道路清扫车彻底清扫原路面存在的泥垢、石料、灰尘、油污杂物，并按设计规范进行原路面坑槽、裂缝等病害的处理。具体施工过程采用机械喷洒和人工补涂的方式。机械喷洒施工按“交通管制→原路面病害修复、清扫→防污胶带粘贴→机械喷洒→养生→二次复喷→防污胶带去除→交通开放”的程序进行。根据气候条件和路面情况确定抗凝冰材料的用量，本工程施工期间环境温度最低达-20℃，所以抗凝冰材料用量控制在0。5～O.8kg/m²，首次喷涂用量控制在0.2～O.4kg/m²，待原喷涂面完全干燥后二次复喷。路面抗凝冰材料在喷涂施工过程中存在温度下降情况，为确保施工质量，必须缩短抗凝冰材料的运距。

3.2路面性能检测

自融雪抗凝冰路面喷涂施工结束至交通开放前必须进行路面喷涂层抗滑、防水、融雪等性能的检验。抗凝冰材料路面构造深度检验采用《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）所规定的手工铺砂法;抗凝冰材料路面渗水试验则按照《道路路面渗水系数测试方法》（JTG F40—2004）所规定的路面渗水系数测定方法进行，具体结果详见表2。

由表2检测结果可知，抗凝冰材料喷涂道路路面施工后结构构造深度比同试验段未掺加抗凝冰剂的乳化沥青层构造深度浅，渗水试验所得出的单位时间内渗水量更小，且结果完全符合《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）对道路路面层抗凝冰效果的要求。

4结语

实践证明，抗凝冰剂在道路工程中的使用能在路面形成防水层，充分发挥隔水防渗、防凝冰，固结路面等效果，抗凝冰剂能在-40℃低温环境下发挥自融雪功能，有效阻止冰层附着路面，普遍适用于背阴路面、高寒地区道路工程等易产生凝冰的路段。文章对$221线塔城一额敏公路大中修公路工程项目自融雪沥青路面试验段抗凝冰剂设计施工的分析对该材料的推广应用具有借鉴价值。