融雪盐对沥青混合料的腐蚀作用研究

0 引言

融雪盐被广泛应用于道路的除雪工作中[1-2]，主要成分为氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，以氯化钠为主。融雪盐具有可溶性、吸潮性、冰点低等特性[3]。融雪盐溶于水后，水中离子浓度上升使水的液相蒸气压下降，但冰的固态蒸气压不变，达到冰水混合物固液蒸气压相等的状态，冰便溶化，这对于道路行驶安全十分有利[4-5]。但氯化钠本身是有腐蚀性的[6-7]，大量的氯化物残留在沥青路面的孔隙中，会对路面造成严重的腐蚀。Peng 等[8]指出，氯化钠融雪盐可以提高沥青胶凝材料的高温性能，但低温下会变得更脆。Kalevi等[9]发现氯化钠融雪盐可以影响沥青中芳香烃的数量和质量。黄民如等[10]通过室内试验发现氯化钠融雪盐降低了沥青混合料的高温性及水稳定性。 查湘义[11]对比了氯化钠、氯化镁、氯化钙等不同类型融雪剂，发现氯化钠对沥青延度的影响最大。曹恒涛等[12]通过体积浓度为0.25 g/mL的氯化钠溶液对沥青混合料进行浸泡试验，检测结果显示沥青混合料的各项路用性能均呈现出不同程度的下降。 刘宝奎[13]利用冻融循环试验分析了多种融雪盐对沥青混合料性能的影响，发现氯化钠融雪盐对混合料冻融劈裂残留强度百分比影响最大。 马晨[14]认为氯盐溶液浓度越高，沥青混合料各类性能下降幅度越大。Tang等[15]发现冻融循环过程中融雪盐的存在对沥青混凝土腐蚀严重，盐浓度影响显著。Xu 等[16]发现含有氯化钠的抑冰材料能够降低沥青混合料的抗车辙性能、水稳定性和低温弯曲性能。?zgan等[17]对不同盐浓度腐蚀下的沥青混合料马歇尔试件进行测试，发现4、3、2 mmol/L的氯化钠溶液对沥青混凝土马歇尔稳定度的降低率分别为13.7%、11.22%和10.28%。

笔者利用氯化钠融雪盐制备了不同浓度的溶液，并对不同沥青混合料进行了干湿循环腐蚀试验。着重研究了融雪盐浓度、干湿循环次数与沥青混合料路用性能之间的关系，为降低融雪盐腐蚀提供理论参考。

1 试验材料与试验方法

1.1 原材料

采用的SBSI-C改性沥青和TPS改性沥青均为山东高速物资储运有限公司生产，其技术指标见表1。集料采用玄武岩，矿粉采用石灰岩，其技术指标见表2。

表1 沥青技术性能Table 1 Performance of asphalts技术指标SBSI-C改性沥青TPS改性沥青针入度/(0.1 mm)68.350.1延度/ ℃布氏黏度/(Pa·s)1..344软化点/℃59.3>100 ℃残留延度/残留针入度比/%79.6质量损失/%0.130.09

表2 集料与矿粉主要技术指标Table 2 Performance of aggregate and mineral powder技术指标测试值技术指标测试值矿粉亲水系数0.43压碎值/%9.7砂当量/%65.95磨耗值/%16.2棱角性/%44.5针片状/%7.65

利用SBSI-C改性沥青、玄武岩和矿粉制备SMA-13及AC-13，级配均为规范中值；利用TPS改性沥青、玄武岩和矿粉制备OGFC-13，级配曲线见图1。3种沥青混合料空隙率(VV)、动稳定度(DS)、残留稳定度(MS′)、冻融劈裂残留强度百分比(TSR)和破坏应变(εB)等技术指标见表3。

图1 级配曲线Figure 1 Gradation curve

表3 沥青混合料技术性能Table 3 Performance of asphalt mixtures沥青混合料类型VV/%DS/(次·mm-1)MS'/%TSR/%εB/ .091.63 .483.53 .385.6

1.2 试验方法

采用融雪盐和纯净水配置氯盐质量分数分别为0%、5%、10%、15%、20%的溶液备用，将待测试件分别置入25 ℃的不同质量分数溶液中浸泡12 h，取出后置于干燥箱中，常温干燥12 h。完成上述一次过程为一个循环，试验过程中循环次数分别为0、10、20、30、40次。图2为沥青混合料腐蚀前及20%氯盐溶液干湿循环腐蚀40次后外观形态对比图。

图2 腐蚀前及干湿循环腐蚀40次后沥青混合料的外观形态Figure 2 Photos of asphalt pavement before and after 40 times drying and watering cycle corrosion

从图2可以看出，腐蚀后沥青混合料变得暗淡，并在试件表面覆盖了些许析出的晶体。

氯盐溶液干湿循环试验结束后，对待测试件分别进行DS、MS′、TSR和εB等指标的测试，探索氯盐腐蚀对沥青混合料路用性能的影响规律。

2 融雪盐对沥青混合料路用性能的影响

2.1 高温性能

高温性能的优劣直接影响到沥青混合料抗车辙的能力，对经历不同融雪盐质量分数及干湿循环腐蚀作用后的沥青混合料进行车辙试验，并将试验结果汇总至图3。

图3 融雪盐浓度、干湿循环腐蚀次数与动稳定度关系曲线Figure 3 The relationship amongDS, concentration of melting snow salt solution and drying-watering cycle times

从图3可以看出，对于不同混合料类型(SMA-13、AC-13)，融雪盐溶液腐蚀后的动稳定度的变化规律相似:在相同干湿循环腐蚀次数下，融雪盐质量分数越高，动稳定度降低的程度越大；当融雪盐溶液质量分数相同时，干湿循环次数越大，沥青混合料的动稳定度降低程度越大。

文章来源：《腐蚀科学与防护技术》 网址: http://www.fskxyfhjszz.cn/qikandaodu/2021/0616/816.html