融雪剂对再生沥青混合料路用性能影响研究

乐群力

摘      要： 为研究融雪剂对再生沥青混合料路用性能的影响，选用CaCl₂和NaCl两种常见的氯盐类融雪剂溶液对再生沥青混合料AC-13C试件进行冻融循环，然后依次展开车辙试验、低温弯曲试验及冻融劈裂试验来探究其路用性能。研究结果表明：融雪剂对再生沥青混合料进行冻融循环会造成其路用性能降低;随着冻融循环次数或融雪剂浓度的增加，再生沥青混合料的路用性能逐渐下降;CaCl₂融雪劑造成再生沥青混合料路用性能降低程度小于NaCl融雪剂。研究结果对再生沥青路面养护具有意义。

关  键  词：融雪剂;再生沥青混合料;低温抗裂性;高温稳定性;水稳定性

中图分类号：TU 502       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）03-0605-04

Study on Influence of Snow Melting Agent on Pavement

Performance of Recycled Asphalt Mixture

LE Qun-li

（Zhumadian Highway Engineering Development Co.， Ltd.， Henan Zhumadian 463799， China）

Abstract：  In order to study the influence of snow melting agent on the road performance of recycled asphalt mixture， two kinds of common chloride snow melting agent solutions， CaCl₂ and NaCl， were used to carry out the freeze-thaw test of AC-13C specimens of recycled asphalt mixture， and then the rut test， low-temperature bending test and freeze-thaw splitting test were carried out in turn. The results showed that the road performance of recycled asphalt mixture was decreased by freeze-thaw and snow melting agent， and the road performance of recycled asphalt mixture decreased gradually with the increase of freezing-thawing cycle times and the concentration of snow- melting agent. The decrease of road performance of recycled asphalt mixture caused by CaCl₂ snow melting agent was less than that of NaCl snow melting agent. The research results are of great significance to the maintenance of recycled asphalt pavement.

Key words： snow melting agent; recycled asphalt mixture; low temperature cracking resistance; high temperature stability; water stability

近年来，为适应我国资源节约型与环境友好型社会的建设，沥青路面再生技术在公路工程中逐渐广泛应用^[1]。通过将沥青路面废料再生并运用在道路新建或养护中，不仅能够实现资源可持续发展，还能减轻废料对环境造成的污染^[2]。季节性冻土地区的沥青路面在冰雪天气容易积雪结冰，给行车安全造成严重影响。为保障冰雪天气道路交通的安全，避免产生严重的经济损失，需采取快速有效的措施对道路进行除冰化雪^[3]。

目前，除冰化雪方法主要包括人工机械清除法、电热融化法和撒布盐类融雪剂法等，其中撒布盐类融雪剂操作简捷且价格低廉，故在道路除冰化雪中得到广泛运用^[4]。然而，沥青路面撒布融雪剂后，其使用性能会出现明显衰减^[5]。近年来，国内学者在融雪剂对沥青混合料性能影响方面展开了大量研究，如吴泽媚^[6]等通过低温弯曲试验探讨了不同浓度氯盐融雪剂冻融循环后沥青混合料的低温抗裂性能;魏建国^[7]等研究了沥青结合料在氯盐融雪剂浸泡后的路用性能及作用机理;孙健^[8]等通过室内对比试验研究了融冰化雪型沥青混合料的路用性能。目前，关于融雪剂对沥青混合料方面的研究已经成熟，但再生沥青混合料方面的研究欠缺。基于此，本文通过选用CaCl₂和NaCl两种常见的氯盐类融雪剂溶液对再生沥青混合料AC-13C试件进行冻融循环，然后依次展开车辙试验、低温弯曲试验及冻融劈裂试验，研究融雪剂对再生沥青混合料路用性能的影响，以期为再生沥青路面的施工和养护提供参考。

1  原材料

1.1  融雪剂

试验选用NaCl、CaCl₂两种常见的氯盐类融雪剂。考虑到融雪剂撒布于沥青路面后一般呈竖直梯度分布，因此将两种融雪剂分别加入10 ℃纯净水中，各配置出0.2%、0.4%、0.6%三种不同浓度的融雪剂溶液。

1.2  铣刨料（RAP）

选取自某道路试验段铣刨下来的废旧沥青混合料，通过对铣刨料进行室内抽提检测，测得铣刨料的油石比为4.2%。另依据《公路工程集料试验规程（JTG E42-2015）》分别得到铣刨料的技术指标和级配如表1-2所示。

1.3  集料及新沥青

试验中粗、细集料均采用的玄武岩，其各项技术性能均符合规范标准。SBS沥青选用某材料公司生产的成品改性沥青，其各项性能指标测试如表3所示。

1.4  再生剂

本文所采用的再生剂的具体性能指标见表4。

1.5  再生沥青混合料

通过试验分析，确定出再生沥青混合料中旧料和再生剂的最佳掺量分别为30%、5%。设计AC-13C密实型再生沥青混合料，其合成级配如图1所示。

通过马歇尔试验确定了再生沥青混合料的最佳油石比为4.2%，具体试验结果如表5所示。

2  试验方案

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20—2011）》进行再生沥青混合料的路用性能测试，其中车辙试验的试件由车辙试样成型机碾压成型，试件尺寸为300 mm×300 mm×50 mm，试验仪器采用全自动双轮车辙试验仪;低温弯曲试验试件由轮辙板切割而成，试件尺寸为250 mm×25 mm×30 mm的棱柱体小梁，试验仪器选用WDW万能试验机;冻融劈裂试验试件通过击实成型，试件尺寸为Φ100 mm×65 mm的圆柱体。再生沥青混合料试件制备完成后均放于室温下冷却1 d，然后分别置入水和不浓度的两种氯盐类融雪剂中饱水12 h，再分别将各试件放于冻融循环试验箱内1d，并将温度控制为（-15±0.1）℃，最后取出沥青混合料试件放入两种融雪剂溶液中融化，当试件达到常温为1次冻融循环，各试验再生沥青混合料试件均往复进行了10次冻融循环，并依次对各试件展开了性能测试。

3  试验结果与分析

3.1  高温稳定性

再生沥青混合料的高温稳定性能采用车辙试验进行评价。通过采用CaCl₂和NaCl两种融雪剂分别配制出浓度为0、0.2%、0.4%、0.6%的溶液对再生沥青混合料试件冻融循环，然后进行车辙试验，得到不同冻融循环情况下再生沥青混合料的动稳定度影响规律，如图2所示。

由图2可知，在融雪剂溶液和水浸泡饱水后，再生沥青混合料的动稳定度出现明显降低;随着冻融循环次数的增加，相同融雪剂种类和浓度情况下的再生沥青混合料动稳定度均呈逐渐降低趨势，其中前2次冻融循环的动稳定度降幅表现最为明显;随着融雪剂浓度的增加，相同冻融循环次数再生沥青混合料动稳定度也呈逐渐降低变化，其中CaCl₂融雪剂溶液的动稳定度降幅小于NaCl融雪剂溶液。通过试验分析得出结论是由于再生沥青混合料经过浸泡饱水后，CaCl₂、NaCl融雪剂或水填充在其内部空隙中，使得沥青和集料间的黏聚力在冻融循环作用下会逐渐降低，故再生沥青混合料的动稳定度出现大幅降低;氯盐类融雪剂一般均具备提高沥青软化点的能力，且NaCl融雪剂对沥青软化点的影响更大，当NaCl融雪剂填充于再生沥青混合料内部空隙后，沥青在冻融作用下会逐渐剥离集料，致使沥青与集料间的黏聚力降低，故NaCl融雪剂试件动稳定度降幅较CaCl₂更明显。

3.2  低温抗裂性

将小梁试件置入浓度为0、0.2%、0.4%、0.6%的CaCl₂和NaCl融雪剂溶液冻融循环，并进行低温弯曲试验，得到再生沥青混合料的弯拉强度变化规律，如图3所示。

由图3可知，随着冻融循环次数增加，再生沥青混合料经水和氯盐融雪剂浸泡饱水后的弯拉强度逐渐降低，其中前4次冻融循环的弯拉强度降幅都相对较小，而在第5次时各浓度融雪剂的弯拉强度降幅均较大;随着融雪剂浓度的增加，再生沥青混合料的弯拉强度均逐渐降低，且CaCl₂融雪剂溶液的弯拉强度降幅小于NaCl融雪剂溶液。通过试验分析得出结论是由于再生沥青混合料中的集料被沥青包裹，虽然前4次冻融循环造成了沥青与集料分离，降低了两者的黏结力，但对集料没有产生影响，故再生沥青混合料的弯拉强度降幅均较小;而第5次冻融开始侵蚀到集料，因此弯拉强度降幅较明显;CaCl₂融雪剂溶液的盐胀应力作用比较小且吸潮性较好，因此CaCl₂融雪剂对混合料弯拉强度的影响小于NaCl融雪剂。

通过将小梁试件置入浓度为0、0.2%、0.4%、0.6%的CaCl₂和NaCl融雪剂溶液冻融循环，并进行低温弯曲试验，得到冻融循环次数和融雪剂对再生沥青混合料的最大拉应变影响规律，如图4所示。

由图4可知，随着冻融循环次数的增加，再生沥青混合料在不同浓度氯盐融雪剂浸泡饱水后的最大拉应变逐渐降低，其原因是混合料经过饱水后，沥青和集料两者间的空隙被融雪剂或水填充，致使黏结力在冻融循环下逐渐降低，故再生沥青混合料的最大拉应变降低;随着氯盐融雪剂浓度的增加，再生沥青混合料的最大拉应变也均逐渐下降，且CaCl₂融雪剂溶液的最大拉应变降幅较NaCl融雪剂溶液更小，其因是由于两种融雪剂在盐胀作用下能产生不同程度的应力，从而使得最大拉应变降低，但NaCl融雪剂吸潮性相对较差，故其最大拉应变降幅较明显。

3.3  水稳定性

将击实成型的再生沥青混合料试件分别置入浓度为0、0.2%、0.4%、0.6%的CaCl₂和NaCl融雪剂溶液冻融循环，同时进行冻融劈裂试验，得到再生沥青混合料的劈裂强度变化曲线，如图5所示。

由图5可知，经过不同浓度融雪剂溶液的浸泡饱水，再生沥青混合料的劈裂强度均出现了明显下降;随着冻融次数或融雪剂浓度的增加，再生沥青混合料的劈裂强度逐渐减小，其中CaCl₂融雪剂溶液的浓度对劈裂强度影响较NaCl要小。通过分析是由于沥青与集料表面的Fe、Ca、Mg、Al等高價阳离子发生了化学吸附效应，从而形成了难以被水乳化的稳定吸附层;由于Na属于低价阳离子，其形成的吸附层稳定性较差，因此NaCl融雪剂对沥青和集料两者间的吸附层稳定性影响更为明显，致使沥青与集料间的空隙容易被水侵润填充，降低了两者的黏结力，故NaCl融雪剂对劈裂强度降低程度大于CaCl₂融雪剂。

4  结论

（1）融雪剂对再生沥青混合料进行冻融循环会造成其动稳定度降低;随着冻融循环次数或融雪剂浓度的增加，再生沥青混合料的动稳定度降幅逐渐明显;CaCl₂融雪剂造成再生沥青混合料高温稳定性降低程度小于NaCl融雪剂。

（2）随着冻融循环次数或融雪剂浓度的增加，再生沥青混合料的弯拉强度和最大拉应变均逐渐降低;NaCl融雪剂对再生沥青混合料弯拉强度和最大拉应变降低影响大于CaCl₂融雪剂。

（3）经过融雪剂溶液的浸泡饱水后，再生沥青混合料的劈裂强度下降;随着冻融循环次数或融雪剂浓度的增加，再生沥青混合料的劈裂强度逐渐降低，CaCl₂融雪剂溶液的浓度对劈裂强度影响较NaCl要小。

参考文献：

[1] 罗代松，田春林，郭猛，等.改性再生沥青混合料配合比设计及性能验证[J].公路交通科技，2018，35（12）：7-13.

[2] 刘坤.再生剂与旧料拌合工艺对再生沥青混合料性能的影响[J].筑路机械与施工机械化，2018，35（10）：88-92.

[3] 冯守中，冒卫星，刘立湘，等.利用秸秆制备环保融雪剂及其性能研究[J].当代化工，2019，48（03）：522-525.

[4] 曹春梅，陈晓东，曹喜军.氯盐融雪剂对集料力学性能及沥青粘附性的影响研究[J].北方交通，2017，（08）：61-63.

[5] 曹恒涛，李鑫，成钢.融雪剂对沥青混合料路用性能的影响研究[J].公路与汽运，2017，（04）：95-98.

[6] 吴泽媚，高培伟，陈东丰，等.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（04）：26-30.

[7] 魏建国，傅广文，付其林.氯盐融雪剂对沥青结合料路用性能的影响[J].交通运输工程学报，2014，14（04）：7-13.

[8] 孙健，钱振东，罗桑.融冰化雪型沥青混合料路用性能的试验评价[J].公路，2013，58（12）：204-207.