鹽化物瀝青混合料性能試驗研究

孫玉齊

摘 ?????要：受環境低溫和雨雪影響，瀝青混合料路面容易結冰，導致路面抗滑系數大幅降低，增大了行車事故發生的概率，而加入鹽化物后會提高摩擦系數。采用馬歇爾擊實試驗確定瀝青混合料配合比作為基準，調整基準配比中鹽化物等體積替代礦粉摻加比例，測量不同替代比例下混合料高低溫路用性能指標。分析指標變化規律，得出鹽化物等體積替代礦粉后，添加在瀝青混凝土中使路用性變差，但都同基準配比差異不大，且在規范要求值之上，可以滿足路用性要求，但高低溫性能都隨摻量增加而降低，應合理確定摻量。

關 ?鍵 ?詞： 鹽化物;瀝青混合料;馬歇爾試件;車轍試驗

中圖分類號： TU528 ????????文獻標識碼： A ????????文章編號： 1671-0460（2019）08-1721-04

Abstract： Due to low ambient temperature and rain and snow， asphalt mixture pavement is easy to freeze， resulting in a significant decrease in pavement skid resistance coefficient， which will increase the probability of traffic accidents， while adding salt compounds can increase the friction coefficient. Marshall compaction test was used to determine the mixture ratio of asphalt mixture as a benchmark， and the proportion of salt in the benchmark mixture was adjusted to replace the proportion of mineral powder by the same volume.The pavement performance indexes of the mixture at high and low temperatures under different replacement ratios were measured. After analyzing the change rule of indexes， it was concluded that after salt is added to asphalt concrete instead of mineral powder in equal volume， the pavement performance will be deteriorated， but the difference between them and the reference ratio is not big and above the standard requirement value， which can meet the pavement performance requirements. However， the high and low temperature performance will decrease with the increase of the dosage， so the dosage should be reasonably determined.

Key words： Salts; Asphalt mixture; Marshall test piece; Rutting test

受環境低溫和雨雪影響，瀝青混合料路面容易結冰導致路面抗滑系數大幅降低，增大了行車事故發生概率。鹽具有降低冰點效果，被作為一種主要融雪劑在各等級公路、市政道路大量應用[1]。由于主要是在下雪后以表面撒布方式使用，鹽的用量大，撒布次數頻繁，大部分被溶解到冰雪中，隨融化水流入附近河流、慢慢向下滲入地下水、徑流入農田中，對土壤和水環境造成很大破壞，同時高濃度的鹽溶液對路面附屬結構和橋梁侵蝕嚴重，降低了道路的使用壽命[2-5]。經過大量的科研人員研究，將以往的被動撒鹽方式轉變為主動地預防方式，將鹽添加到瀝青混合料中， 降低鹽用量的同時，延長融雪使用年限，很好的解決了高污染低效率的難題[6-8]。由于鹽分是從路面內析出，直接作用在冰雪與路面的結合部位，降低冰雪同路面的結合力[9]。在交通工具輪載作用下，冰雪薄層很易壓碎，大大增大了路面的摩擦系數，一定程度上保證了行車安全[10]。

1 ?實驗部分

1.1 ?鹽化物及礦粉技術指標

以進口自日本的鹽化物為試驗原材進行試驗分析，鹽化物結構為多孔狀材料，孔內吸附大量鹽。當有水作用時，通過溶解析出作用，孔內的鹽緩釋到溶劑水中， 使水的冰點下降，達到融冰雪的作用。對鹽化物的密度、鹽分含量和pH值等指標測試。礦粉采購自京山石料廠，以堿性石料為主磨細制成，外觀無結塊，質量合格。使用鹽化物及礦粉材料的主要技術指標值，見表1。

1.2 ?瀝青指標

采用SBS改性瀝青， 試驗測試主要技術指標見表2。細集料使用人工砂，原巖石為玄武巖，堅固性質量損失為8.8%，表觀密度2.798 g·cm-3，含泥量為2.4%，砂當量為96%。

1.4 ?試驗方案

根據瀝青混合料配合比確定方法， 采用馬歇爾擊實試驗測定混合料六項指標值，確定混合料的最佳油石比， 最終確定出混合料配合比。確定出的配合比作為對比試驗的基準組， 調整鹽化物摻量替代礦粉摻加量。保證混合料最佳骨架密實的情況下，由于礦粉同鹽化物密度不同，為保證礦料間填充效果，采用鹽化物等體積替代礦粉摻加，替代體積比例為0%、25%、50%、75%、100%得到5組配合比。成型車轍板試件做高溫車轍試驗，將車轍板試件切割，制作小梁試件做低溫彎曲試驗，得到鹽化物等體積替代礦粉不同比例情況下各指標的關系，分析產生原因。

2 ?試驗結果及分析

2.1 ?基準配合比確定

混合料類型按照《瀝青混合料施工技術規范》密集配AC-13設計，按規范要求級配范圍值確定粗集料78%、細集料15%、填料7%的摻配比例合成級配，按油石比4.3%為基準，上下浮動0.5%和1.0%得到5組油石比，按照馬歇爾試驗方法，各油石比成型一組馬歇爾試件，每組4個， 測定瀝青飽和度、流值、穩定度等6項指標值[11]，代入公式（1）求取OAC1。

將礦料間隙率、瀝青飽和度、空隙率、流值、穩定度滿足規范要求值范圍作圖，取出符合要求最大值和最小值范圍，求出范圍均值OAC2，作法如圖1所示。由公式1算出OAC1為4.4%。根據指標范圍圖1得到范圍均值OAC2為4.6%，由公式2計算最佳油石比OAC為4.5%。

2.2 ?高溫車轍試驗分析

根據1.4試驗方案，評價鹽化物對瀝青混合料抵抗高溫性能的影響， 得到鹽化物不同替代類型與規范值車轍試驗結果如圖2所示。

由圖2可得出，鹽化物替代礦粉增加的同時，動穩定度呈下降趨勢，當鹽化物等體積完全替代礦粉后，動穩定度仍是規范值1.79倍，高溫性能良好。從礦粉被鹽化物替代25%、50%、75%、100%體積后動穩定度值，可以計算出動穩定度值下降幅度分別為不添加鹽化物與規范值差值的5.2%、11.9%、9.3%、14.0%，動穩定度降低趨勢如圖3。

平均每增加25%的體積替代量，動穩定值下降10.1%，從75%到100%替代礦粉時下降14.0%，說明完全替代對高溫穩定性影響大，應考慮保留部分礦粉添加量。分析原因是由于礦粉是堿性，能通過和瀝青的交互作用形成結構瀝青，結構瀝青具有較高黏聚力來聯結礦物，利于高溫下穩定。鹽化物是利用多孔礦物材料吸附CaCl2和 NaCl鹽類， 有存在裸露在顆粒表面的鹽分降低瀝青的交互作用，對瀝青粘附性產生影響，礦料顆粒包裹瀝青粘聚力下降，導致高溫穩定性變差，比正常礦粉易產生車轍病害。

2.3 ?低溫性能對比試驗

利用養護完成車轍板在切割機上切成250 mm×30 mm×35 mm小梁試件，晾干后在溫度-10 ℃和50 mm/min加載速率時，測量小梁加載破壞彎拉應變值，評價低溫抗裂性能。試驗結果如圖4所示。

伴隨鹽化物等體積替代礦粉量增加，瀝青混合料低溫彎拉應變值呈下降趨勢，表明鹽化物的添加使瀝青混合料低溫性能變差。從礦粉被鹽化物替代25%、50%、75%、100%體積后彎拉應變值，可以計算出彎拉應變值下降幅度分別為不添加鹽化物與規范值差值的5.7%、13.0%、11.9%、9.9%，低溫彎拉應變降低趨勢如圖5。沒有產生從替代75%到100%礦粉時低溫性能下降值較高的情況，低溫性能可以滿足規范要求。

3 ?結 論

國內經過多年研究鹽化物添加材料和鹽化物瀝青混凝土的施工技術，推動鹽化物瀝青混合料推廣應用。筆者采用馬歇爾擊實試驗，調整基準配比中鹽化物等體積替代礦粉摻加比例，根據路用性能的兩大主要指標的試驗結果，得出混合料高低溫性能隨替代礦粉量增大而變差，但都滿足規范要求值。在配比設計時，完全替代礦粉后高溫性能降低比例較大，所以應選擇適合的鹽化物替代礦粉量，避免盲目選擇高添加量追求高效的融雪效果，造成混合料性能影響過大。

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