自融雪纖維瀝青混凝土技術在山區公路中的應用

（新疆路橋建設集團有限公司，新疆 昌吉 831100）

一、瀝青路面融雪工藝概述

當前，國內普遍采用被動式融雪技術，即待路面積雪結冰后，再通過機械鏟雪、撒布融雪劑等方式除冰鏟雪，此類方法成本高、效果差、容易損壞路面。發達國家采用的地熱或太陽能加熱路面等節能環保型融雪技術，雖能實現智能除雪，但蓄熱加熱系統的開發、加熱導管（導電）系統的路面植入等前期施工成本巨大且缺乏耐久性，維修養護難度大。普通融雪瀝青路面雖然能降低積雪冰點并盡快融化積雪，但缺乏水穩性、抗車轍性，達不到路面使用性能要求，對于排水系統不完善的路面，無法及時排出的積水將會造成路面二次結冰，很難滿足安全行車的要求。美國研究生產的鈣鎂乙酸鹽融雪劑融雪性能良好且具有環保效果，但材料制備工藝復雜，成本較高，大范圍推廣應用存在一定困難。

國內外相關研究表明，融雪劑是自融雪瀝青路面的關鍵性材料。根據化學組成可以將融雪劑分為氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等氯鹽類，胺、醇等有機鹽類，氯鹽與有機鹽的混合類等。其中，氯鹽類除冰效果最佳，材料易獲取，成本低，但如果用量過大會對環境及路面產生很大程度的破壞與腐蝕。

因此，試驗人員以氯化鈣為主冰點下降劑，摻加一定配比的冰層軟化劑、延時劑、塑性纖維等材料制成了環保型自融雪纖維瀝青混合料，并在遼寧撫順某公路山區段路面維修養護工程中進行了實際應用。

二、自融雪纖維瀝青混凝土配合比

（一）原材料

自融雪纖維瀝青路面主要采用含融雪組分、冰層軟化組分、冰點降低穩定劑和凍結延遲組分的環保型融雪劑，其中，融雪材料的主要成分是工業用氯化鈣，其氯化鈣的含量至少為97%，凍結延遲材料主要是銅醛聚合物與尿素按比例配制的復合劑，冰層軟化材料由山梨酸純脂肪酸酯、肉桂醇聚醚硫酸酯等組成，冰點降低穩定劑由水泥與石灰按一定配合比配制，多功能融雪劑的原材料性能如表1所示。通過試驗檢測，其外觀、密度、通過0.075mm篩孔的質量分數、含水量、鹽份含量、pH值等均符合設計要求。

表1.多功能融雪劑原材料性能

瀝青選擇橡膠高粘高彈改性瀝青，礦物料選用黑龍江五大連池產玄武巖，纖維為聚酯纖維，礦粉集料為清遠優質石灰礦粉，其中，橡膠高粘高彈改性瀝青性能指標如表2所示。

表2.橡膠高粘高彈改性瀝青性能指標

礦粉集料表觀密度性能要求≥2.5g/cm3，試驗結果為2.937g/cm3，砂當量性能要求≥60%，試驗結果為77.8%，完全符合。

（二）配合比設計參數

經過試驗得出，瀝青混合料孔隙率與材料鹽份析出液電導率成正相關，鹽份析出速率越大意味著材料的環境污染和對路面的腐蝕越嚴重。通過分析數據得出，混合料孔隙率控制在4%、聚酯纖維最佳摻量為0.3%、氯化鈣摻量控制在1～3%時，可以有效控制材料對環境的污染以及對路面的腐蝕，還能充分發揮瀝青混合料自融雪的性能。考慮到遼寧撫順某公路山區段路面性能及運行情況，最終將自融雪纖維瀝青混合料中氯化鈣的摻量定為2%，礦粉集料摻量定為4%。在上述級配下進行不同油石比的馬歇爾試驗，確定自融雪纖維瀝青混合料配合比。

（三）試驗方法

本文按照《瀝青路面滲水系數測定規范》（T 0971-2008），利用路面透水儀在成型板上進行自融雪瀝青混合料透水性能試驗，各項試驗參數和方法以《公路工程瀝青混合料試驗規程》（JTJ052-2000）為準，具體包括孔隙率、馬歇爾穩定度、凍融劈裂強度、動穩定性、飛散損失等指標，分別對材料的強度、抗水損害性、高溫穩定性、抗剝落性等性能進行檢測。

多功能自融雪瀝青混合料的除冰效果主要通過車轍試驗測定，試驗流程大致為：將包含不同劑量氯化鈣的標準規格車轍試塊置于水溶液內，在-20℃的溫度下冷凍120h，待試塊表面出現至少1cm厚的冰層后，再將其轉至-5℃低溫箱內，由車轍輪進行碾壓試驗，并進行融冰效果的同步觀測，記錄冰層出現明顯脫落的時間、次數以及碾壓次數、破冰等情況。

三、自融雪纖維瀝青路面施工質量控制

（一）材料生產質量控制

為確保自融雪纖維瀝青混合料融雪除冰性能的有效發揮，必須加強材料制備過程的溫控：橡膠高粘高彈改性瀝青溫度控制在170～175℃，玄武巖礦物料溫度控制在185～190℃。此外，為保證集料性能，還要準確計量冷集料的含水量，本工程冷集料含水量應不超過0.2%。

對氯化鈣融雪劑和聚酯纖維進行稱量包裝后，采用人工方式將材料投入料倉拌和，干拌和濕拌時間分別控制在10±5s和40±5s內，且總拌和時間不能少于50s。如拌和過程中出現溢料現象，必須立即停止拌和并盡快查明原因，待配合比達到設計要求后，方可重新恢復拌和。

（二）施工質量控制

在運輸自融雪纖維瀝青混合料時，應利用苫蓋遮擋物料，保證材料運達施工現場時溫度至少為175℃，瀝青路面攤鋪溫度至少為165℃，本工程采用2臺徐工RP403攤鋪機按梯隊攤鋪施工，攤鋪機間隔保持在12～22m，兩幅搭接縫寬度為5～7cm，攤鋪速度保持在1.2～2m/m in，確保攤鋪機緩慢、勻速、連續攤鋪。

攤鋪結束后，采用徐工XD133VO雙鋼輪壓路機對自融雪纖維瀝青混合料進行初壓、復壓、終壓，靜壓速度控制在50～66m/m in。初壓溫度至少為160℃，初壓過程中禁止振動碾壓和變速碾壓，以免出現裂縫等質量問題，復壓3～4遍后進行終壓，終壓溫度至少為90℃。自融雪纖維瀝青混合料至少碾壓8遍，確保壓實度和平整度符合《公路工程質量檢驗及評定標準》的要求。

四、結語

遼寧撫順某公路山區段自2018年應用自融雪纖維瀝青混凝土維修養護后，經過兩個冬季的使用與觀測，厚度1cm以上的路面積雪在2h左右幾乎完全融化，雪水對于周圍植被零污染，融雪性能優良。同時，該山區路段由于積雪結冰導致的交通事故降低為零，有效保證了山區路段冬季行車安全。