有机融雪剂对改性沥青混合料路用性能的影响

0 引 言

冬季冰雪严重影响道路交通运行，氯盐融雪剂因冰点低、取材丰富和价格低廉等优点，被广泛应用于路面融雪化冰。但是大量地撒布氯盐融雪剂会给道路材料、附属结构及周围环境带来诸多负面影响。目前，融雪剂的腐蚀性研究已成为国内外道路学者的重点课题。已有研究发现在冻融作用下，尿素腐蚀性高于氯盐，甲酸和醋酸类新型融雪剂对沥青混合料侵蚀作用较小[1]；氯盐融雪剂会引起水泥和沥青混凝土结晶破损[2-4]，降低沥青低温和抗老化性能[5-6]；氯盐能渗入集料和沥青接触面，弱化面层混合料的路用性能[7]。

如今的融雪剂腐蚀研究主要集中于氯盐融雪剂，较少涉及新型融雪剂的腐蚀情况和作用机理。随着对氯盐融雪剂腐蚀性和环境影响的认知，新型低腐蚀性有机融雪剂的研发和推广已成为趋势。为探究有机融雪剂对沥青路面的作用机理，本文以自主研发的3种以醋酸钙镁为主、其他组分特征不同的有机融雪剂为主体，对比分析腐蚀前后沥青混合料路用性能的变化，以期完善有机融雪剂腐蚀性的客观评价和理论基础。

1 原材料和试验方案

1.1 原材料

原材料包括闪长岩粗、细集料，最大粒径16 mm；石灰岩矿粉；70#SBS改性沥青，各项技术指标见表1。

表1 SBS改性沥青的技术指标技术指标实测值技术要求针入度(25 ℃)/0.1 mm70.060～80针入度指数PI0.80≥-0.4延度(5 ℃)/cm36.3≥30软化点/℃82.5≥55密度(25 ℃)/(g·cm-3)1.031

混合料采用AC-13级配，见表2。依据马歇尔设计法，确定SBS改性沥青混合料的最佳油石比为4.6%。

表2 矿料级配组成筛孔尺寸/通过率/%

有机融雪剂分别为NA-cma(亚硝酸型融雪剂，全称Nitrous Acid Calcium Magnesium Acetate)、BDS-cma(卤水复盐型融雪剂，全称Brine Double Salt Calcium Magnesium Acetate)、GA-cma(甘醇型融雪剂，全称Glycerin Alcohol Calcium Magnesium Acetate)，选用氯盐融雪剂(NaCl)作对比，融雪剂各项技术指标见表3。

表3 融雪剂的主要技术指标项目外观特征含水率/%不溶于水的物质20%溶液颜色20%溶液冰点/℃NA-cmaBDS-cmaGA-cmaNaCl白色和黄色的固体粉末或颗粒白色固体颗粒<5无浅色浑浊无色透明-

图1 沥青混合料路用性能试验

1.2 试验方案

分别采用车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验和摆式摩擦仪试验(图1)研究融雪剂对沥青混合料高低温性能、水稳定性和抗滑性能的影响。制备车辙和马歇尔试件，各试件成型后浸入融雪剂溶液中，并设置清水浸泡对照组，测定混合料试件浸泡腐蚀前后路用性能的变化，具体试验方案如下。

1.2.1 车辙试验

车辙试件成型48 h后泡入20%融雪剂溶液和清水中，如图1(a)所示，以浸泡6 d、干置1 d为一个周期，干湿循环28 d后进行车辙试验。

1.2.2 小梁弯曲试验

车辙试件成型48 h后，按照长(250±2)mm、宽(30±2)mm、高(35±2)mm的尺寸切制小梁试件，小梁试件在20%融雪剂溶液和清水中分别干湿循环浸泡28 d和56 d后，进行弯曲试验，如图1(b)所示，试验温度为(-)℃。

1.2.3 冻融劈裂试验

试验采用增加浓度的冻融循环方法，在除雪过程中多次撒布融冰雪剂，使路面残留融雪剂浓度增大。第1次冻融循环：马歇尔试件在10%浓度融冰雪剂溶液或自来水中饱水120 h、(-18±2)℃的恒温冰柜中保温16 h、60 ℃水浴8 h，如图1(c)所示。在冻融循环试验中，60 ℃水浴前称取一定量融雪剂固体加入溶液，使浓度增加1%，确保5次冻融循环后融雪剂溶液浓度为15%。测定1次和5次冻融循环后的试件劈裂强度，试验温度为()℃。

1.2.4 摆式摩擦仪试验

在车辙试验中干湿循环浸泡28 d后的车辙板上进行抗滑测试，如图1(d)所示。

2 融雪剂对混合料路用性能的影响

2.1 高温稳定性

沥青路面作为典型的柔性结构，在高温下表现出黏弹性，在车辆荷载的重复作用下，容易产生车辙、拥包、推移、泛油等病害[8]。因此，研究融雪剂对沥青混合料高温抗车辙性能的影响具有重要意义。在不同融雪剂溶液中干湿循环浸泡28 d后的车辙试验结果如图2所示。

图2 浸泡后车辙试件的动稳定度

除去清水浸泡的影响，氯盐和BDS-cma溶液浸泡后车辙试件的动稳定度分别增大4.20%和3.28%，NA-cma和GA-cma浸泡后试件的动稳定度分别降低3.26%和4.77%。原因是BDS-cma中含有与氯盐类似的低分子无机盐，该盐离子会逐渐渗入沥青混合料中，提高沥青结合料软化点。NA-cma和GA-cma中的有机组分与沥青极性相似溶解，造成混合料稳定度降低。

文章来源：《腐蚀科学与防护技术》 网址: http://www.fskxyfhjszz.cn/qikandaodu/2021/0616/818.html