沿海地区盐度对沥青路面抗永久变形性能的影响

赵青，赵军

(安阳工学院 土木与建筑工程学院，河南 安阳 455000)



沿海地区盐度对沥青路面抗永久变形性能的影响

赵青，赵军

(安阳工学院 土木与建筑工程学院，河南 安阳 455000)

通过室内试验对实际路面环境下的盐分条件进行模拟，对SAC-20以及SAC-13沥青混合料在受到盐分影响后的抗永久变形能力进行试验研究.结果表明，试件的空隙率大小直接影响到了试件抵抗盐分的能力，空隙率越大，其越容易受到盐分的影响，盐分条件对混合料的抗永久变形性能影响不大.在盐水浸泡的过程中，水分因素使得混合料的高温抗永久变形能力有显著地降低.

盐度；沥青；抗永久变形；道路工程

0 引言

沿海地带属温暖带南缘湿润季风气候，处于温暖带和北亚热带的过渡地带，具有海洋性气候和大陆性气候双重特点，空气湿度大，沥青路面受到盐分的影响较为显著[1-3]，首先，过去的研究表明，盐水比纯净水更容易渗入沥青材料；其次，沿海地区常易于受到海雾天气影响，易溶于水的氯离子盐类随着水蒸气易于渗透到沥青材料中去；再者，临海地区的土多为盐渍土，盐渍土中的盐分随水分迁移到沥青路面，形成溶液通过混合料的空隙进入材料内部[4-5].这些通过不同途径进入沥青混合料的海水盐分经过长期积累， 将会给道路沥青材料造成诸如侵蚀破坏、膨胀挤压破坏、晶体脱水疏松破坏等[6-9].

本文通过室内试验对实际路面环境下的盐分条件进行模拟，对70#道路石油沥青SAC-20以及SAC-13混合料在受到盐分影响后的高温抗车辙性能进行试验研究，以分析得到盐分对沥青混合料高温抗车辙性能所产生的影响.

1 材料与研究方法

1.1 试验材料

本文采用的沥青为70#道路石油沥青，其针入度为8 mm, 软化点为60℃，延度>100 cm, 针入度指数PI为0.68.各种级配沥青混合料的马歇尔试验结果如表1所示.

表1 马歇尔试验结果

目前，混合料中的盐分有如下三种掺入方式：①在先将盐分作用在沥青胶结料上，再将该胶结料用于混合料的拌合；②在混合料拌合时将一定质量的盐分以外掺剂的形式加入到混合料中去；③将制作好的混合料试件置于一定浓度的盐水中浸泡[10-11].

在上述三种方案中，第一种方案仅反映盐分对胶结料性能的影响；第二种方案比较容易控制混合料中盐分的含量，但其与实际情况不相符；而第三种方案是与实际路面所处的沿海地区含盐高湿气候环境相符的[12]，但其盐水浸泡的试验影响因子如浸泡时间、盐分浓度等还需要进一步确定.因此，为了模拟沿海地区含盐气候对沥青混合料的影响，首先对江苏省沿海地区典型路面病害处进行取芯，通过水溶法计算盐分含量，将不同路段、不同使用年限、不同混合料类型的盐分含量进行汇总结果如表2～表4所示.

表2 不同使用年数路面含盐量

表3 不同混合料类型沥青路面含盐量

表4 不同与海岸距离沥青路面含盐量

1.2 试验方法参数的确定

试验选择了道路石油沥青SAC-20以及SAC-13两个芯样，芯样的空隙率分别为5.1%、4.5%.为了规避盐水浸泡过程中水分因素的影响，先将该组两个试件在纯水中进行了浸泡，并分别在1 h、3 h、24 h、2天、3天的时间内进行了试件表干质量的测试，试验结果如表5、6所示.

表5 纯水浸泡下芯样表干质量变化情况表(SAC-20)

表6 纯水浸泡下芯样表干质量变化情况表(SAC-13)

由表5、表6中数据可知，随着浸泡时间的增加，两个芯样的表干质量几乎没有发生变化，其质量增加比例最大仅为0.08%.因此，在盐水浸泡的过程中，随着浸泡时间的增加，混合料表干质量的增加即可以视作混合料中盐分含量的增加.

采用上述两个芯样在3%盐分浓度的盐水中进行浸泡，并分别记录每天的试件表干质量增加情况，用以评价盐分的渗入量.具体质量增加情况如表7、表8所示.

由调研数据表2～表4可知，道路石油沥青SAC-13在距海3 km使用3年的情况下，混合料中盐分含量为0.36%.由表5、表6中数据可以发现，SAC-20芯样在3%盐分浓度中浸泡7天的情况下试件中含盐量达到了0.32%，SAC-13芯样在3%盐分浓度中浸泡15天的情况下试件中含盐量达到了0.41%，与路面实际情况相符.因此以3%的盐分浓度浸泡15天为基准，确定混合料室内盐水浸泡方案如下：

(1)15天的影响时间条件下，盐分浓度选择为0%、1%、3%以及5%四种，以研究盐分对混合料高温性能的影响；

(2)3%盐分浓度下，浸泡1、7、15及30天，以研究盐分影响时间对混合料高温性能的影响.

表7 室内盐分模拟条件选择的确定试验(3%盐分浓度、SAC-20)

表8 室内盐分模拟条件选择的确定试验(3%盐分浓度、SAC-13)

2 盐分对沥青混合料高温性能影响研究

车辙试验可以很好的评价混合料在高温季节的高温稳定性能.试验得到的车辙动稳定度值越大，车辙深度越小，表明混合料的高温稳定性能越好[13-15].在浸泡时间统一为15天的情况下，对成型的车辙板试件进行了盐分含量分别为0%、1%、3%以及5%下的盐水浸泡试验.浸泡过程中，对车辙试件不进行脱模处理，进而减少了对车辙试验结果的干扰，并且其盐分的影响方式也与实际的路面情况较为符合.车辙试验结果如图1所示.

从图1中数据可以看到，经过不同浓度的盐水浸泡后，混合料试件的动稳定度值均出现了不同程度的下降.由图示数据可以看到，水的浸泡对混合料的高温性能产生了较为显著的影响，而不同的盐分浓度浸泡下，混合料的车辙动稳定度值几乎没有变化.可见，盐分条件对混合料的高温抗车辙性能并没有产生不利的影响.

图1 不同盐分浓度浸泡15天时混合料的车辙动稳定度值

但由于实际情况下，盐分条件基本都是以水溶液的方式存在的.因此，针对3%的盐分浓度条件下，分别浸泡1、7、15以及30天，在四种影响时间作用下对混合料的高温动稳定度值进行车辙试验测试，结果如图2所示.

由图2中数据可以看到，随着浸泡时间的增加，混合料的高温动稳定度值有明显的降低.相比较而言，SAC-13的高温动稳定度值下降幅度更大，分析原因为SAC-13的试件设计空隙率较大，因此其受到的盐水侵蚀影响更大.

图2 3%盐分浓度不同影响时间下车辙动稳定度值试验结果

3 结论

本文通过室内模拟实际环境中的盐分条件，对混合料的高温抗车辙性能的影响进行了的研究，通过室内试验可以得到结论如下：

(1)通过室内试验与现场试验相对比的方式找出了合理的室内模拟盐分对沥青混合料影响的方法，即以3%的盐分浓度浸泡15天为基准，确定混合料室内盐水浸泡方案；

(2)水的浸泡对混合料的高温性能产生了较为显著的影响，而不同的盐分浓度浸泡下，混合料的车辙动稳定度值几乎没有变化.盐分条件对混合料的高温抗车辙性能并没有产生不利的影响；

(3)随着浸泡时间的增加，混合料的高温动稳定度值有明显的降低.相对于SAC-20而言，SAC-13的高温动稳定度值下降幅度更大，分析原因为SAC-13的试件设计空隙率较大，因此其受到的盐水侵蚀影响更大；

(4)试件的空隙率大小直接影响到了试件抵抗盐分的能力，空隙率越大，其越容易受到盐分的影响.

[1]严伊莎. 盐分对沥青及沥青混合料路用性能影响的分析研究[D].西安：长安大学,2007.

[2]庞辉. 沥青混凝土低温性能试验系统开发及沥青混凝土低温性能研究[D]. 西安：西安理工大学,2006.

[3]尹明干,唐海峰.模拟海水侵蚀下沥青混凝土低温性能试验研究[J].中外公路,2014(4):311-314.

[4]张林.温度和湿度影响下的沥青混合料疲劳性能分析[J].交通建设与管理,2014,14:178-180.

[5]尹明干,宋大成,钟栋青.盐度、湿度影响下橡胶粉沥青混合料马歇尔稳定度影响分析[J].公路工程,2014(3):158-160+195.

[6]吴泽媚.氯盐融雪剂对沥青混合料低温抗裂性的影响[J].公路工程,2012,37(4) : 26-28.

[7]张倩,李艳丽,贾晓军.酸雨对沥青混合料侵蚀作用的试验模拟[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2005(1):86-89.

[8]肖庆一,胡海学,王丽娟,等.基于表面能理论的除冰盐侵蚀沥青矿料界面机理研究[J]. 河北工业大学学报,2012(4):64-68.

[9]朱洪洲,黄晓明.沥青混合料高温稳定性影响因素分析[J].公路交通科技,2004(4):1-3,8.

[10]刘红瑛,林立,任伟,张涛.沥青混合料高温车辙评价指标的研究[J].石油沥青,2003(4):56-59.

[11]郑向雷. 沥青混合料高温特性研究[D].西安：长安大学,2006.

[12]胡力群,弥海晨,耿超.高标号沥青的混合料抗车辙能力研究[J].中外公路,2005(4):160-162.

[13]张方方.沥青混合料抗车辙性能研究[D].西安：长安大学,2004.

[14]张军艳.硫酸盐渍土水盐热力四场耦合效应的试验及理论研究[D].西安：长安大学,2006.

[15]王军,白艳君.盐化物沥青混合料抗冻融循环性能及灰色预测[J].中外公路,2012(5):249-252.

Influence of Coastal Area Salinity on Road Surface Resistance to Permanent Deformation Performance

ZHAO Qing， ZHAO Jun

(School of Civil And Architectural Engineering, Anyang Institute of Technology, Anyang 455000, China)

Through salt soaking tests in the actual pavement condition of indoor, the rutting resistance experiments in high temperature were conducted by using 70# SAC-20 and SAC-13 mixtures. The test results indicated that salt soaking did not affect high temperature stability of the asphalt mixtures, and water factor make high temperature stability of the asphalt mixtures significantly lower in the salinity conditions. The specimen void fraction size affects its ability of salt resistance, and the greater void ratio results in the lower saltresistance.

salinity;asphalt;resistance to permanent deformation;road engineering

1673- 9590(2016)02- 0069- 04

2015- 08-10

赵青(1977-)，女，讲师，硕士，从事路面结构与材料的研究E- mail:ycitdhb@126.com .

A