抗凝冰材料在沥青混凝土路面工程中的应用

孙亮 王喆

（沈阳市政集团有限公司，辽宁 沈阳 10026）

长期以来，严寒地区冬季的路面积雪结冰危害严重影响道路的行车安全，给人们的生活带来了诸多不便与损失。道路积雪结冰降低了车辆轮胎与路面的附着系数，使行驶车辆的驱动性及安全性降低。目前我国针对冬季路面积雪结冰问题，普遍采取喷洒融雪剂与机械除雪相结合的办法，虽然除雪效果较好，但有两个比较明显的缺点，一是大量的融雪剂的使用对路面、混凝土构筑物、绿化植被、地下水、汽车等危害十分明显；二是大量融雪剂和机械设备的投入所产生的成本也较高。因此，寻找更加环保、快捷、低成本的除雪方法就变得十分必要。

1 抗凝冰改性剂原理

抗凝冰沥青路面是指在沥青混合料中直接掺入具有抑制冻结效果的抗凝冰改性剂，形成具有抑制冻结效果的路面。抗凝冰改性剂的有效抑制冻结成分主要为氯盐，作用原理是在毛细管压力及车辆碾压作用下，沥青混合料内部的盐分逐渐析出，从而降低道路表面水的冰点，延迟道路表面积雪结冰。

另外，抗凝冰改性剂中的缓释剂、增强剂，能够在非凝冰季节减少抗凝冰改性剂的流失，同时在增强剂的作用下与集料、沥青拌合能够充分保证混合料的路用性能。

2 混合料试验研究

2.1 原材料的选择

1） SBS改性沥青

SBS改性沥青选用辽河石化成品SBS改性沥青，25℃试验温度下密度为1.017g/cm3。主要性能指标检测结果如表1所示。

表1 SBS改性沥青检测结果

2）矿料

粗集料选用的是辽阳的石灰岩，细集料选用的是S15规格的石屑，矿粉选用的是石灰岩质矿粉，各项指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》 （JTGF40-2004） 标准的要求。且满足抗凝冰材料对粗集料的黏附性及吸水率的要求。

3）抗凝冰添加剂

采用抗凝冰添加剂作为抗凝冰沥青混凝土的功能性改性剂。本材料采用多元混合物优化设计，其主要成分包括：缓释剂、抗腐蚀剂、增强剂以及氯化钙、氯化镁氯盐材料。经化学工艺处理得到的环保型主动抑制道路结冰的新材料，其物理指标见表2。

表2 抗凝冰添加剂物理指标

2.2 抗凝冰沥青混凝土配合比确定

在室内配合比试验中，依据JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》设计AC-13C密级配沥青混合料，抗凝冰添加剂采用外掺法加入，取代部分细集料，添加量为混合料的质量5%。最终确定油石比为4.8%，混合料矿料级配见表3。

表3 抗凝冰沥青路面矿料级配

2.3 混合料主要力学性能试验

按照现行《公路沥青路面施工技术规范》 （JTG F40-2004）的要求，沥青混合料除需满足马歇尔试验的物理指标要求外，还需重点考查混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能。因此，试验进一步使用抗凝冰沥青混合料进行试件制作，分别进行了车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温弯曲试验。全面评价抗凝冰材料对混合料力学性能的影响。试验数据结果如表4示。

表4 抗凝冰改性沥青混合料性能试验结果

3 试验路应用

本次研究在沈阳市陵园北街道路工程路段进行了150m抗凝冰沥青混凝土试验段的铺设，试验路路面采取半幅抗凝冰SBS改性沥青混合料和半幅普通SBS改性沥青混合料的施工，进行融雪效果对比。希望利用冬季服役期来实际评价抗凝冰路面的融雪能力。通过对冬季十八次降雪的跟踪和监控，抗凝冰沥青路面的融雪效果十分显著。组图1为降雪后次日现场照片对比。

组图1 抗凝冰路面积雪融化后情况

4 结语

通过试验室研究、融雪能力室内模拟分析、试验段验证等多个方面的试验和应用，全面的评价了抗凝冰材料以及抗凝冰沥青混凝土在防止道路结冰和融雪方面的能力。通过以上的研究和应用主要能得出以下结论：

（1）抗凝冰材料可以有效降低沥青路面表层的冰点，故抗凝冰沥青混凝土可以在0℃～-20℃温度区间有效避免路面结冰危害；

（2）抗凝冰添加剂的加入不影响沥青混合料的各项性能指标，且不会对沥青混凝土路面的使用寿命产生不良影响；（3）抗凝冰沥青混凝土的使用可以显著减少冬季融雪剂的用量，可以有效避免因大量使用融雪剂而对混凝土、绿植、地下水、汽车造成危害。