不同类型沥青混合料的抗融雪剂长期侵蚀性能研究

张楠 陈诺

摘 要：我国大部分地区通过撒布融雪剂来除路面冰雪，而融雪剂材料渗透到沥青路面内部，会造成沥青路面的剥落和坑槽。本文采用NaCl、CaCl2和醋酸钠三种融雪剂，对AC-13、OGFC-10、和自主研发的UTO-7这三种沥青混合料试件进行融雪剂溶液冻融循环后，然后进行残留马歇尔稳定度试验和肯塔堡飞散试验研究，评价不同沥青混合料的长期抗融雪剂侵蚀能力。研究发现，经过长期侵蚀后，NaCl溶液对沥青混合料的侵蚀最严重，其次为CaCl2，最后为醋酸钠;UTO-7沥青混合料抗融雪剂溶液长期侵蚀能力均优于AC-13和OGFC-10沥青混合料。

关键词：融雪剂;沥青混合料;UTO-7;冻融循环;长期侵蚀

0 引言

由于我国大部分地区处于夏炎冬寒气候，冬季降雪后路面结冰，严重影响路面车辆的行驶，在大部分城市道路的养护工作中会撒布融雪剂来融化路面的冰雪，而融雪剂材料渗透到沥青混合料材料内部后再加上冻融循环的作用会严重破坏沥青混合料的性能，造成沥青路面的剥落和坑槽。近年来专家学者都对融雪剂材料的侵蚀机理和破坏性能进行大量的研究[1-5]，主要集中在氯盐类融雪剂对沥青混合料的水稳定性和高温稳定性的影响等研究，而对于不同融雪剂种类、融雪剂对不同沥青混合料长期侵蚀的影响研究较少。

本研究采用价格低廉、使用广泛的NaCl、融雪效果优异的CaCl2、绿色环保的醋酸钠三种融雪剂，采用AC-13、OGFC-10、和自主研发的UTO-7[6]这三种沥青混合料级配进行融雪剂溶液冻融循环后残留马歇尔稳定度试验[7]和肯塔堡飞散试验[8]研究，评价不同沥青混合料抗融雪剂长期侵蚀能力，评价哪种融雪剂对沥青混合料的侵蚀最为严重，为探究不同融雪剂对不同类型沥青混合料的侵蚀机理提供参考依据。

1 原材料和试验方法

1.1 原材料

融雪剂为白色固体NaCl颗粒、白色固体CaCl2颗粒，白色固体醋酸钠颗粒;沥青采用SBS I-C改性沥青，其各项指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2017）要求;集料采用新疆博乐产玄武岩碎石;OGFC-10和UTO-7中均加入0.4%的矿物纤维;AC-13、OGFC-10和UTO-7这三种沥青混合料的最佳油石比和配合比如表1所示。

2 试验方法

采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）成型马歇尔圆柱体试件。首先将试件在 98.3kPa～98.7 kPa的真空条件下饱和融雪剂溶液15 min，然后放入冰箱中，温度为-16℃，时间16h。然后取出试件放入25℃配置好的融雪剂水溶液中，融雪剂浓度为2%[8]，时间为8h。最后取出试件放入冰箱中，如此往复循环。循环次数分别为5次、10次、15次和20次[9];冻融循环结束后，取出试件在通风处自然晾干，晾干后用清水洗去表面的盐，备用。每组采用四个试件分别进行融雪剂溶液冻融循环后残留稳定度试验和融雪剂溶液冻融循环后肯塔堡飞散试验。

（1）融雪剂溶液冻融循环后残留马歇尔稳定度%（TCSRn）

融雪剂溶液冻融循环后残留劈裂强度比%（TSRn）

（2）融雪剂溶液冻融循环后肯塔堡飞散试验（飞散损失%）

3 试验结果

（1）融雪剂溶液冻融循环后TCSR试验

对三种不同类型的AC-13、OGFC-10、UTO-7沥青混合料在最佳油石比下的试件进行融雪剂溶液冻融循环后的TCSRn试验（残留马歇尔稳定度%），试验结果如图1所示。

由图1可知，随着融雪剂溶液冻融循环次数的增加，不同类型沥青混合料的残留稳定度逐渐下降，三种融雪剂对沥青混合料残留稳定度的影响不同，按融雪剂侵蚀严重性排序为：NaCl>CaCl2>醋酸钠。NaCl对沥青混合料残留稳定度的影响程度要强于CaCl2，其主要原因是，除了水的物理冻胀作用及Cl-的化学腐蚀作用造成沥青混合料的性能下降以外，Na+对沥青具有乳化作用，会降低沥青与集料间的粘附性，造成混合料性能下降加剧;而Ca2+ 会加强集料与沥青之间的化学吸附作用，提高混合料的整体性能，可抵消部分性能下降。

经过NaCl溶液冻融循环后，对不同类型的沥青混合料的残留稳定度按大小进行排序：UTO-7>AC-13>OGFC-10，说明UTO-7沥青混合料的抗融雪剂侵蚀能力优于AC-13和OGFC-10沥青混合料。

（2）融雪剂溶液冻融循环后飞散试验

对三种不同类型的AC-13、OGFC-10、UTO-7沥青混合料件进行融雪剂溶液肯塔堡飞散试验（飞散损失%），经过20次醋酸钠溶液冻融循环试验后试件外貌形态图如图2所示，试验结果如图3所示。

由图2可知：经过盐溶液冻融循环飞散试验后，不同级配的沥青混合料试件均有质量损失，AC-13沥青混合料试件表面发生了部分大块集料脱落，但整体结构完整，UTO-7沥青混合料试件在飞散试验中试件只是被磨圓润，没产生大块集料脱落，沥青与集料之间整体粘结性较好，而OGFC-10沥青混合料试件上表面和下表面棱角周围产生了大面积集料剥落，说明其沥青与集料之间的粘结性能受到融雪剂溶液的破坏，从侧面图中可看出OGFC-10沥青混合料试件飞散损失较大。从飞散试验的结果可以看出：UTO-7沥青混合料的飞散损失最小，其次为AC-13沥青混合料，而OGFC-10沥青混合料的飞散损失最大。

由图3可知：三种类型的沥青混合料试件在不同种类融雪剂的冻融循环后，飞散损失最大的是NaCl，其次为CaCl2，最后为醋酸钠。随着冻融循环次数的增加，三种类型的沥青混合料试件的飞散损失增加，当冻融循环次数为20次融雪剂为氯化钠时，三种沥青混合料的飞散损失都达到了最大值，其中AC-13沥青混合料飞散损失最大达到了9.92%，OGFC-10沥青混合料的飞散损失最大达到了18.20%，UTO-7沥青混合料的飞散损失最大达到了3.26%。对三种级配的飞散损失进行排序：OGFC-10>AC-13>UTO-7，充分说明了UTO-7抗融雪剂长期侵蚀的性能更强，可以防止经过冻融循环后沥青路面集料的剥落，防止路面产生松散病害。

经过盐溶液冻融循环后残留稳定度试验和飞散试验后，UTO-7沥青混合料抗融雪剂长期侵蚀性能最优，这是由于UTO-7和AC-13沥青混合料的空隙率较小，而OGFC-10沥青混合料的空隙率较大，融雪剂溶液渗透到OGFC-10沥青混合料集料和沥青接触表面，加快了OGFC-10沥青混合料中沥青和集料的剥离，所以OGFC-10沥青混合料飞散损失严重;而UTO-7沥青混合较AC-13沥青混合料来说，由于加入了矿物纤维，且沥青用量较大，矿物纤维和沥青胶浆胶结成大量的网状结构[10]，网状结构在沥青混合料中起到增韧作用，把较小的集料固定在沥青混合料上形成了一个整体，增强了沥青混合料抗盐溶液侵蚀的能力。

4结论

（1）随着融雪剂溶液冻融循环次数的增加，不同类型沥青混合料的残留稳定度逐渐下降，飞散损失逐渐增加，按融雪剂侵蚀严重性排序为：NaCl>CaCl2>醋酸钠。

（2）经过NaCl溶液冻融循环后，对三种的沥青混合料的残留稳定度按大小进行排序：UTO-7>AC-13>OGFC-10。对三种沥青混合料的飞散损失进行排序：OGFC-10>AC-13>UTO-7。

（3）UTO-7沥青混合料抗融雪剂长期侵蚀能力均优于AC-13和OGFC-10沥青混合料。这是由于UTO-7沥青混合料中加入了矿物纤维，矿物纤维和沥青胶浆胶结成大量的网状结构，网状结构在沥青混合料中起到增韧作用。

参考文献

[1] 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（7）：95-98.

[2] 王明，陈华鑫.融雪剂对沥青混合料性能的影响[J].交通科学与工程，2013，29（3）：8-13.

[3] 刘宝奎.盐冻融作用下沥青混合料性能及破坏机理研究[D].西安：长安大学，2017.

[4] 王岚，弓宁宁，邢永明.盐冻融循环对沥青混合料性能的影响因素研究[J].功能材料，2016，47（4）：4088-4093.

[5] 李长雨.氯盐融雪剂对沥青混合料路用性能影响研究[J].中外公路，2016，36（2）

[6] 郑南翔，丛卓红，张楠.一种密级配薄层罩面结构[P].中国专利：201520920472.9，2016-06-21.

[7] 张羽，陈晓东，单丽岩.氯盐类融雪剂对沥青混合料水稳定性的影响分析[J].公路，2016，6（6）：203-207.

[8] Liu Song，Zheng Nanxiang，Yang Jun，Meng Fanyun.Ice melting performance of deicers and their effect on stripping resistance of asphalt mixture[J].Journal of Southeast University（English Edition），2016，32（3）：327-332.

[9] 康诚.水—温—盐冻融条件下不同级配沥青混凝土疲劳性能试验研究[D]. 淮南市： 安徽理工大学， 2014.

[10] 张剑波，彭杰，张怀宇，刘立新，肖菁. 纤维复合沥青增强特性及增强机理研究[J]. 公路， 2016，1（1）：62-67..

作者简介：张楠（1988-），女，汉族，河南新鄉，博士，合肥学院城市建设与交通学院，讲师，主要研究路基路面材料方向。