融雪盐对沥青混合料的腐蚀作用研究(2)

虽然TPS改性沥青具有较好的耐腐蚀性，OGFC-13高温性能受腐蚀的影响却更明显，在较低质量分数及较少的腐蚀次数下，动稳定度的降低程度明显高于SMA-13与AC-13。原因可能与OGFC-13空隙率较大、腐蚀物质渗透容易有关。

DS与沥青质量及级配关系较大，由于腐蚀前后级配并未发生变化，其必然是沥青遭受融雪盐的侵蚀而造成的。 融雪盐通过对沥青的飞散作用劣化了其感温性，且Na+一定程度上破坏了改性沥青的网状结构，降低了软化点，从而使得沥青混合料的高温性能遭到了一定程度的破坏。

2.2 低温性能

低温性能主要反映沥青混合料抵抗低温裂缝的能力。对不同融雪盐质量分数及干湿循环腐蚀后沥青混合料进行低温弯曲试验，结果见图4。

图4 融雪盐质量分数、干湿循环腐蚀次数与低温破坏应变关系曲线Figure 4 The relationship amongεB, concentration solution of melting snow salt solution and drying-watering cycle times

分析图4发现，随着干湿循环腐蚀次数增加，沥青混合料破坏应变值越来越小；且随着融雪盐质量分数增大，沥青混合料破坏应变值也越来越小。

造成低温性能降低的原因有两方面：一是试验过程中NaCl晶体不断析出，析出的晶体沿着沥青混合料的内部空隙分布，最终产生混合料内部膨胀压力，对沥青混合料的力学性能产生了损害。 此外，残存于沥青混合料内部的水分由于蒸发作用不断地沿孔隙向外迁移，加速了沥青与集料的剥离，对沥青混合料的水稳定性产生了损害。 二是融雪盐对沥青具有侵蚀-飞散作用，当飞散力大于沥青内部分子间作用力时，会产生絮状物，劣化沥青的感温性，对低温性能不利。 Na+与沥青之间形成的化学吸附层，侵蚀着沥青与集料界面，在一定程度上也造成了低温性能的下降。

2.3 水稳定性

水稳定性是影响沥青混合料耐久性的一项重要指标，对不同融雪盐质量分数、干湿循环腐蚀作用次数下的沥青混合料马歇尔试件进行残留稳定度及冻融劈裂残留强度百分比的测试，结果见图5。

从图5看出，随着干湿循环腐蚀次数增加，沥青混合料的MS′和TSR越来越小；同时,随着融雪盐质量分数增大，沥青混合料的MS′和TSR也越来越小。SMA-13与AC-13间未见有明显区别，OGFC水稳定性损失程度略高于另外两种混合料。

造成沥青混合料水稳定性降低的主要原因是低价的Na+能够与沥青之间形成极不稳定的化学吸附层，侵蚀沥青与集料界面，引发沥青薄膜局部脱落，显著降低了沥青与集料之间的黏附性，导致沥青混凝土的水稳定性降低。

在上述沥青混合料高温、低温及水稳定性等性能试验中，空隙率的大小是沥青混合料抵抗融雪盐腐蚀的重要参数，空隙率越大，混合料的性能损失越大。其主要原因是空隙率决定着融雪盐与沥青混合料的接触面积，空隙率越大，侵蚀-飞散作用更剧烈，侵蚀集料与沥青界面也更容易；同时，Na+对沥青的腐蚀及对改性沥青网状结构的破坏作用也越发严重。 因此，融雪盐对空隙率大的沥青混合料腐蚀更为严重。

3 沥青混合料残留路用性能预估

基于室内试验数据 ，分别对融雪盐质量分数、干湿循环腐蚀次数与DS、εB、MS′、TSR之间的关系进行预估。

DS采用模型(1)，MS′和TSR采用模型(2)，εB采用模型(3)，分别对应式(1)、(2)、(3)：

P=Te(a·C3+b·C2+c·C+d)；

P=aTb(c·C3+d·C2+f·C)+εB。

式中：P为腐蚀后残留路用性能；C为融雪盐质量分数；T为干湿循环腐蚀次数;a、b、c、d、f为回归系数。

按照式(1)～(3)对腐蚀后的各项路用性能进行拟合，结果见表4。上述公式可为制定减轻融雪盐对路面的损害措施提供依据。

图5 融雪盐质量分数、干湿循环腐蚀次数与沥青混合料水稳定性关系Figure 5 The relationship among water stability, mass concentration solution of melting snow salt solution and drying-watering cycle times

表4 路用性能预估公式汇总表Table 4 The prediction of residual pavement performances after corrosion混合料类型性能参数残留路用性能拟合公式R2SMA-13OGFC-13AC-13DSDS'=-0.078 7T0.55(1.175 8C2+741.369 9C)+DS0.98εBε'B =-0.765 7T0.71(0.031 9C2+21.753 7C)+εB0.99MS'MS″=T-0.08(0.000 +0.085C+112.56)'=T-0.09(0.000 +117.32)0.97DSDS'=-10.652 9T0.13(0.069 4C2+31.814 2C)+DS0.98MS'MS″=T-0.08(-0.000 1C3+0.009 +118.27)'=T-0.08(0.000 +0.292C+112.09)0.93DSDS'=-0.398 8T0.29(0.386 4C2+227.643 3C)+DS0.99εBε'B=-0.136 5T0.85(0.012 4C2+28.895 7C)+ εB0.98MS'MS″=T-0.07(-0.000 +0.243C+111.17)'=T-0.07(-0.000 3C3++118.19)0.92注：和TSR′分别为腐蚀后的DS、εB、MS′和TSR。

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