自融雪纤维沥青混凝土技术在山区公路中的应用

（新疆路桥建设集团有限公司，新疆 昌吉 831100）

一、沥青路面融雪工艺概述

当前，国内普遍采用被动式融雪技术，即待路面积雪结冰后，再通过机械铲雪、撒布融雪剂等方式除冰铲雪，此类方法成本高、效果差、容易损坏路面。发达国家采用的地热或太阳能加热路面等节能环保型融雪技术，虽能实现智能除雪，但蓄热加热系统的开发、加热导管（导电）系统的路面植入等前期施工成本巨大且缺乏耐久性，维修养护难度大。普通融雪沥青路面虽然能降低积雪冰点并尽快融化积雪，但缺乏水稳性、抗车辙性，达不到路面使用性能要求，对于排水系统不完善的路面，无法及时排出的积水将会造成路面二次结冰，很难满足安全行车的要求。美国研究生产的钙镁乙酸盐融雪剂融雪性能良好且具有环保效果，但材料制备工艺复杂，成本较高，大范围推广应用存在一定困难。

国内外相关研究表明，融雪剂是自融雪沥青路面的关键性材料。根据化学组成可以将融雪剂分为氯化钠、氯化钙、氯化镁等氯盐类，胺、醇等有机盐类，氯盐与有机盐的混合类等。其中，氯盐类除冰效果最佳，材料易获取，成本低，但如果用量过大会对环境及路面产生很大程度的破坏与腐蚀。

因此，试验人员以氯化钙为主冰点下降剂，掺加一定配比的冰层软化剂、延时剂、塑性纤维等材料制成了环保型自融雪纤维沥青混合料，并在辽宁抚顺某公路山区段路面维修养护工程中进行了实际应用。

二、自融雪纤维沥青混凝土配合比

（一）原材料

自融雪纤维沥青路面主要采用含融雪组分、冰层软化组分、冰点降低稳定剂和冻结延迟组分的环保型融雪剂，其中，融雪材料的主要成分是工业用氯化钙，其氯化钙的含量至少为97%，冻结延迟材料主要是铜醛聚合物与尿素按比例配制的复合剂，冰层软化材料由山梨酸纯脂肪酸酯、肉桂醇聚醚硫酸酯等组成，冰点降低稳定剂由水泥与石灰按一定配合比配制，多功能融雪剂的原材料性能如表1所示。通过试验检测，其外观、密度、通过0.075mm筛孔的质量分数、含水量、盐份含量、pH值等均符合设计要求。

表1.多功能融雪剂原材料性能

沥青选择橡胶高粘高弹改性沥青，矿物料选用黑龙江五大连池产玄武岩，纤维为聚酯纤维，矿粉集料为清远优质石灰矿粉，其中，橡胶高粘高弹改性沥青性能指标如表2所示。

表2.橡胶高粘高弹改性沥青性能指标

矿粉集料表观密度性能要求≥2.5g/cm3，试验结果为2.937g/cm3，砂当量性能要求≥60%，试验结果为77.8%，完全符合。

（二）配合比设计参数

经过试验得出，沥青混合料孔隙率与材料盐份析出液电导率成正相关，盐份析出速率越大意味着材料的环境污染和对路面的腐蚀越严重。通过分析数据得出，混合料孔隙率控制在4%、聚酯纤维最佳掺量为0.3%、氯化钙掺量控制在1～3%时，可以有效控制材料对环境的污染以及对路面的腐蚀，还能充分发挥沥青混合料自融雪的性能。考虑到辽宁抚顺某公路山区段路面性能及运行情况，最终将自融雪纤维沥青混合料中氯化钙的掺量定为2%，矿粉集料掺量定为4%。在上述级配下进行不同油石比的马歇尔试验，确定自融雪纤维沥青混合料配合比。

（三）试验方法

本文按照《沥青路面渗水系数测定规范》（T 0971-2008），利用路面透水仪在成型板上进行自融雪沥青混合料透水性能试验，各项试验参数和方法以《公路工程沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）为准，具体包括孔隙率、马歇尔稳定度、冻融劈裂强度、动稳定性、飞散损失等指标，分别对材料的强度、抗水损害性、高温稳定性、抗剥落性等性能进行检测。

多功能自融雪沥青混合料的除冰效果主要通过车辙试验测定，试验流程大致为：将包含不同剂量氯化钙的标准规格车辙试块置于水溶液内，在-20℃的温度下冷冻120h，待试块表面出现至少1cm厚的冰层后，再将其转至-5℃低温箱内，由车辙轮进行碾压试验，并进行融冰效果的同步观测，记录冰层出现明显脱落的时间、次数以及碾压次数、破冰等情况。

三、自融雪纤维沥青路面施工质量控制

（一）材料生产质量控制

为确保自融雪纤维沥青混合料融雪除冰性能的有效发挥，必须加强材料制备过程的温控：橡胶高粘高弹改性沥青温度控制在170～175℃，玄武岩矿物料温度控制在185～190℃。此外，为保证集料性能，还要准确计量冷集料的含水量，本工程冷集料含水量应不超过0.2%。

对氯化钙融雪剂和聚酯纤维进行称量包装后，采用人工方式将材料投入料仓拌和，干拌和湿拌时间分别控制在10±5s和40±5s内，且总拌和时间不能少于50s。如拌和过程中出现溢料现象，必须立即停止拌和并尽快查明原因，待配合比达到设计要求后，方可重新恢复拌和。

（二）施工质量控制

在运输自融雪纤维沥青混合料时，应利用苫盖遮挡物料，保证材料运达施工现场时温度至少为175℃，沥青路面摊铺温度至少为165℃，本工程采用2台徐工RP403摊铺机按梯队摊铺施工，摊铺机间隔保持在12～22m，两幅搭接缝宽度为5～7cm，摊铺速度保持在1.2～2m/m in，确保摊铺机缓慢、匀速、连续摊铺。

摊铺结束后，采用徐工XD133VO双钢轮压路机对自融雪纤维沥青混合料进行初压、复压、终压，静压速度控制在50～66m/m in。初压温度至少为160℃，初压过程中禁止振动碾压和变速碾压，以免出现裂缝等质量问题，复压3～4遍后进行终压，终压温度至少为90℃。自融雪纤维沥青混合料至少碾压8遍，确保压实度和平整度符合《公路工程质量检验及评定标准》的要求。

四、结语

辽宁抚顺某公路山区段自2018年应用自融雪纤维沥青混凝土维修养护后，经过两个冬季的使用与观测，厚度1cm以上的路面积雪在2h左右几乎完全融化，雪水对于周围植被零污染，融雪性能优良。同时，该山区路段由于积雪结冰导致的交通事故降低为零，有效保证了山区路段冬季行车安全。