自融雪瀝青路面抗凝冰劑的設計與施工探討

鄧威

摘要：在高海拔寒冷地區路面降雪或結冰后撒布融雪劑和除冰鹽的方式除冰效率低下，除冰效果并不理想，而抗凝冰劑材料能夠主動抑制路面結冰，自融雪效果十分理想。文章以$221線塔城一額敏公路大中修公路工程項目自融雪瀝青路面試驗段為例，介紹了自融雪瀝青路面抗凝冰劑設計與制備方案，并通過路用性能檢測，評述了其抗凝冰效果。

關鍵詞：自融雪;瀝青路面;抗凝冰劑;路用性能;施工

中圖分類號：U416.03 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.0034

文章編號：1673—4874（2020）11—00127-02

0引言

對于高海拔寒冷地區，在路面降雪或結冰后撒布融雪劑和除冰鹽的方式除冰效率低下，除冰效果并不理想，且融雪劑含有工業鹽成分，污染環境，腐蝕橋梁，除冰鹽很容易被行駛車輛帶走，很難起到預想的除冰效果。抗凝冰劑材料能夠主動抑制路面結冰，對路面工程無腐蝕性破壞，對植被土壤也無污染，施工簡便，避免了冬季融雪巨額資金的投入，自融雪效果十分理想。本文以s221線塔城一額敏公路大中修公路工程項目自融雪瀝青路面試驗段為例，進行了自融雪瀝青路面抗凝冰劑設計、制備，抗凝冰效果檢驗以及施工的探討。

1工程概況

s221線塔城一額敏公路大中修工程在新疆塔城市境內，該合同段全長11km，其中自融雪瀝青路面試驗段設置在K24+000～K24+500處，設計行車速度為80km/h，寬11m，路面基層至面層順次為厚15cm天然砂礫底基層、厚32cm的水泥穩定土基層、10cm瀝青混凝土面層。s221線塔城一額敏公路大中修公路工程項目地處寒溫帶大陸性氣候，呈現典型的山區氣候特征，年內最低溫度為-23℃，年平均降水量為350mm。施工區域內水系發達，地表徑流豐富，土壤具有較強的自然蓄水能力，工程沿線地表水和地下水不具有對混凝土的腐蝕性。

2自融雪瀝青路面抗凝冰劑設計

2.1抗凝冰材料制備

自融雪瀝青路面抗凝冰材料主要由抗凝冰劑、改性乳化瀝青、有機硅溶液等原料構成，抗凝冰劑按比例與有機硅溶液和改性乳化瀝青緩和，從而形成瀝青路面自融雪抗凝冰材料，并通過抗凝冰劑固含量和無機鹽添加比的調整達到最穩定抗凝冰效果。抗凝冰材料的制備是基于乳化瀝青生產的機理，通過乳化劑、無機鹽、抗凝冰劑等的添加使乳化瀝青發生乳化一改性一融合等系列反應，再用保護膠處理的新型路面噴灑抗凝冰材料。

根據抗凝冰劑材料穩定性機理，其穩定性能主要受顆粒吸附乳化劑量、分散液黏度、材料顆粒與分散液密度差等因素的影響。抗凝冰劑材料制備過程中乳化劑摻加量相對固定，所以影響其穩定性的主要是分散液黏度、材料顆粒與分散液的密度差。而分散液黏度和材料顆粒分散液密度差又取決于抗凝冰劑固含量。抗凝冰劑的加入使得乳化劑多維度包裹的結構遭到破壞，降低材料顆粒靜向斥力，最終降低抗凝冰材料的存儲穩定性能。為此，必須解決抗凝冰材料的存儲穩定性問題。

為了確保抗凝冰材料除冰性能，選取蜀（抗凝冰劑固含量：無機鹽：水=0.5：0.1：0.1）、x2（抗凝冰劑：無機鹽：水=0.6：0.1：0.1）、x3（抗凝冰劑固含量：無機鹽：水=0.55：O.15：O.1）、X4（抗凝冰劑固含量：無機鹽：水=0.4：0.2：0.1）四種抗凝冰劑，并對其冰點值分別進行試驗，結果如表1所示。

由表1可知，在質量百分比濃度≤12%時，x2、x3抗凝冰劑降低冰點的程度非常接近且最優，蜀次之，X4最差;當質量百分比濃度在12%～18%時，x2抗凝冰劑降低冰點值下降較快。試驗結果還表明，1mm水層抗凝冰材料表層中析出抗凝冰劑濃度均不足14%，所以本工程應當在14%以內濃度冰點值[。內結合價格進行抗凝冰劑的選用。綜合考慮道路工程實際，選擇x2型抗凝冰劑。

2.2抗凝冰效果檢驗

2.2.1氣味和細度檢驗

抗凝冰劑氣味的檢驗一般采用嗅辨方法，無明顯刺激性氣味即達到設計要求。細度的檢驗則選用O.075mm過孔篩，按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程））（JTGE 30—2017）所規定的負壓篩法進行檢驗。抗凝冰劑碳鋼腐蝕率按照《融雪劑》（C8/T23851—2017）的要求檢測，最終檢測結果為0.16mm/a，符合GB/T 23851規范要求。

2.2.2冰點檢驗

所需試驗儀器為最低溫度-40℃，溫控精確度達0.5℃的低溫試驗箱;溫度測量范圍為-40℃～20℃，溫控精確度達O.1℃的顯示數值溫度計。

為進行抗凝冰材料效果的檢驗與對比，將抗凝冰材料和未摻加抗凝冰劑的乳化瀝青分別涂布在塑料盒底層，充分干燥后噴灑3mm冷水層在試驗材料表面，并置于-40℃低溫試驗凝冰箱內凍放，待試驗材料溫度降A0℃時開始記錄材料溫度的變化，每隔20min記錄一次;隨著溫度降至-5℃，每隔5min記錄一次，直至試驗材料表面水膜結冰后觀察試驗材料的抗凝冰效果，此時表面結冰點溫度即為冰點溫度。抗凝冰材料在-40℃低溫試驗凝冰箱內凍放后表層僅產生一層懸浮冰，冰層薄而松散，很容易劃破，材料并沒有完全凍結，抗凝冰效果顯著，而未摻加抗凝冰劑的乳化瀝青則完全凍結，無抗凝冰效果（如圖1所示）。

3自融雪瀝青路面抗凝冰劑施工

3.1路面抗凝冰劑施工

施工開始前必須保證路面干燥清潔，采用道路清掃車徹底清掃原路面存在的泥垢、石料、灰塵、油污雜物，并按設計規范進行原路面坑槽、裂縫等病害的處理。具體施工過程采用機械噴灑和人工補涂的方式。機械噴灑施工按“交通管制→原路面病害修復、清掃→防污膠帶粘貼→機械噴灑→養生→二次復噴→防污膠帶去除→交通開放”的程序進行。根據氣候條件和路面情況確定抗凝冰材料的用量，本工程施工期間環境溫度最低達-20℃，所以抗凝冰材料用量控制在0。5～O.8kg/m²，首次噴涂用量控制在0.2～O.4kg/m²，待原噴涂面完全干燥后二次復噴。路面抗凝冰材料在噴涂施工過程中存在溫度下降情況，為確保施工質量，必須縮短抗凝冰材料的運距。

3.2路面性能檢測

自融雪抗凝冰路面噴涂施工結束至交通開放前必須進行路面噴涂層抗滑、防水、融雪等性能的檢驗。抗凝冰材料路面構造深度檢驗采用《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）所規定的手工鋪砂法;抗凝冰材料路面滲水試驗則按照《道路路面滲水系數測試方法》（JTG F40—2004）所規定的路面滲水系數測定方法進行，具體結果詳見表2。

由表2檢測結果可知，抗凝冰材料噴涂道路路面施工后結構構造深度比同試驗段未摻加抗凝冰劑的乳化瀝青層構造深度淺，滲水試驗所得出的單位時間內滲水量更小，且結果完全符合《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）對道路路面層抗凝冰效果的要求。

4結語

實踐證明，抗凝冰劑在道路工程中的使用能在路面形成防水層，充分發揮隔水防滲、防凝冰，固結路面等效果，抗凝冰劑能在-40℃低溫環境下發揮自融雪功能，有效阻止冰層附著路面，普遍適用于背陰路面、高寒地區道路工程等易產生凝冰的路段。文章對$221線塔城一額敏公路大中修公路工程項目自融雪瀝青路面試驗段抗凝冰劑設計施工的分析對該材料的推廣應用具有借鑒價值。