融雪鹽對瀝青混合料路用性能影響及應對措施

焦建 JIAO Jian

（淄博市周村區住房和城鄉建設局，淄博 255000）

0 引言

我國北方的大部分城市，冬季降雪是大概率事件，降雪后對交通出行造成了極大地影響，因降雪后結冰路滑造成的交通事故比比皆是[1]。所以城市道路管理部門在降雪后一般都會在第一時間啟動除雪融雪工作，融雪鹽撒布便是最為常見的處理方式。融雪鹽的撒布在較大的程度上加速了積雪的融化，保障了道路的交通出行安全。融雪鹽一般是氯化物，主要為氯化鈉，大部分的融雪鹽會隨著積雪的融化進入城市排水系統，但不可否認的是，路面上會存留有大量的氯化鈉[2-4]。相關研究表明，氯化鈉會對瀝青的技術性能造成一定的影響，進而影響瀝青路面的服務性能[5]。相關學者對融雪鹽作用于瀝青上的機理展開了研究，認為融雪鹽中的氯化鈉能夠破壞瀝青之間的分子力，特別是對瀝青與集料的粘附性能產生了較大的影響，進而造成了瀝青技術性能的降低。相關研究成果表明，在被融雪鹽腐蝕過后的瀝青，其針入度會顯著降低，軟化點則會提高，這表明此時瀝青的粘度變大，但這對其發揮其力學性能并無益處；此外瀝青的延度顯著降低，表明融雪鹽對瀝青的低溫性能形成了破壞效應；從融雪鹽腐蝕前后的瀝青表面能的測量來看，其表面能明顯減小，瀝青的力學性能顯著降低，分子間的結構力明顯減小[6]。雖然融雪鹽對于瀝青的作用研究較多，但目前有關于融雪鹽對瀝青混合料影響的研究相對較少。

基于上述研究背景，本文利用融雪鹽制備了不同濃度的溶液，對瀝青混合料開展了不同融雪鹽濃度溶液、不同浸泡時間等相關試驗，并檢測了低溫抗裂性、高溫穩定性及水穩定性的相關技術指標，研究其對瀝青混合料技術性能的影響規律，旨在揭示融雪鹽對瀝青路面的破壞提供科學解釋。

1 試驗設計

表1 融雪鹽技術參數

首先制備瀝青混合料，按照相關規范規定的方法，設計并制備AC-13瀝青混合料備用；其次制備不同融雪鹽濃度的浸泡溶液；最后開展相關的浸泡、干燥、檢測等試驗。

試驗設計方案如下：按照上述方法分別制備融雪鹽濃度為0%、10%、20%、30%、40%的融雪鹽溶液；然后制備AC-13瀝青混合料車轍板試件、低溫小梁彎曲試驗試件、馬歇爾試件等；并將上述試件分為五大組，第一組在5℃下，置于不同濃度的融雪鹽濃度中浸泡0h，第二組浸泡時間為24h，第三組浸泡時間為48h，第四組浸泡時間則為72h，第五組浸泡時間為96h。之后對各試件放置于25℃的常溫干燥箱中干燥48h，然后進行相應的路用性能指標的檢測，分析相關數據，獲取融雪鹽對瀝青混合料路用性能的影響規律。

2 融雪鹽對瀝青混合料性能的影響

本文按照上文所述的試驗設計，對浸泡之后的瀝青混合料經過充分干燥之后進行車轍試驗，試驗過程中，試驗溫度選擇60℃，非浸水試驗，試驗結果見表2。對浸泡之后的瀝青混合料試件進行了低溫彎曲試驗，試驗溫度選擇-10℃，試驗結果見表2。對浸泡之后的瀝青混合料進行殘留穩定度試驗，試驗結果見表2。對浸泡之后的瀝青混合料進行凍融劈裂殘留強度試驗，試驗結果見表2。

表2 融雪鹽腐蝕后瀝青混合料的各項技術性能

表2為根據試驗設計開展相關檢測的結果，為了使以上數據更加直觀，匯總于圖1和圖2。

圖1 試驗結果圖

分析表2和圖1，可以看出，融雪鹽的浸泡對瀝青混合料的各項錄用性能均有著一定的影響，下面展開具體分析。對于動穩定度指標，可以看出，當無融雪鹽浸泡時，瀝青混合料的動穩定度5200次/mm左右，即便是清水浸泡時間達到96h，也未見動穩定度有著明顯的降低現象；但是當浸泡溶液中存在融雪鹽時，情況則發生了明顯的變化，以20%融雪鹽濃度為例，隨著融雪鹽溶液浸泡時間的不斷延長，瀝青混合料的動穩定度顯著降低，當浸泡時間達到96h時，其動穩定度相較于無浸泡時下降了約15%左右，說明融雪鹽溶液的浸泡對瀝青混合料的抗車轍性能造成了嚴重的損害；此外反觀融雪鹽濃度，不難發現隨著融雪鹽濃度的不斷增加，相同浸泡時間下，瀝青混合料的動穩定度也出現了較大的差異，表現為融雪鹽濃度越高，動穩定度損失越大，以浸泡72h為例，當融雪鹽濃度達到40%時，相較于清水浸泡的的動穩定度的降幅達到了20%。于是可以得出以下結論：融雪鹽溶液濃度越高、浸泡時間越長，瀝青混合料的動穩定度越小，高溫性能損失也越嚴重。

最大彎拉應變的變化規律與動穩定度相似，以30%融雪鹽濃度為例，隨著瀝青混合料在融雪鹽溶液中浸泡的時間的延長，其最大彎拉應變出現了明顯的不同，當溶液濃度為0%、10%、20%、30%、40%時，相應的最大彎拉應變（με）數值分別為3175、2836、2745及2699，有著明顯的降低趨勢；同時，不同融雪鹽濃度之間瀝青混合料最大彎拉應變的大小也各不相同，以浸泡時間96h為例，融雪鹽濃度40%30%、20%和10%時的最大彎拉應變降幅分別為18%、11%、9%及4%，可見融雪鹽濃度對瀝青混合料最大彎拉應變的影響是十分大的。這其中的主要原因還是在于氯化鈉對于瀝青的腐蝕作用，原本以結構瀝青結合的穩定體系被融雪鹽輔食后，絮狀結構物的產生，大大的降低了瀝青之間的分子結構力，破壞了瀝青與集料之間的粘附力，進而造成了低溫性能的顯著降低。于是可以得出以下結論：融雪鹽溶液濃度越高、浸泡時間越長，瀝青混合料的最大彎拉應變越小，低溫性能損失也越嚴重。

圖2試驗結果圖

圖2 顯示，MS’及TSR均為瀝青混合料水穩定性的評價指標。通過試驗結果，不難發現，融雪鹽的浸泡作用對混合料的上述兩項性能影響嚴重。如圖1所示，可以明顯的看到MS’及TSR隨著融雪鹽濃度的增加而降低的趨勢，以浸泡72h為例，融雪鹽濃度40%30%、20%和10%時的MS’降幅分別為13%、9%、6.5%及5%，相應的TSR降幅分別為10%、8%、5.5%及2%，可見濃度的影響是十分巨大的；此外，浸泡時間的影響也是不可忽略的，以40%的融雪鹽溶液為例，浸泡時間為96h、72h、48h及24h分別較無融雪鹽浸泡時的MS’降幅分別為17%、15%、11%及8%，而相應的TSR的降幅則分別為16%、12%、9%及5%，下降幅度較大。所以不難得出以下結論：融雪鹽溶液濃度越高、浸泡時間越長，瀝青混合料的MS’及TS越小，水穩定性能損失也越嚴重。

3 融雪鹽對瀝青混合料性能的影響機理分析

通過上文的試驗結果可知，在融雪鹽的浸泡下，瀝青混合料的各項性能均呈現出顯著降低的趨勢，雖然實際情況下，融雪鹽可能達不到本文試驗所設計的腐蝕條件，但是腐蝕作用確實是事實發生的。融雪鹽對瀝青混合料性能的影響機理分析如下：

2）推廣機械精量播種技術。播種量調控在187.5 kg／hm2左右， 基本苗穩定在 3×106株 ／hm2左右，為建立合理的小麥群體打好基礎。加大鎮壓技術的應用，培育冬前壯苗、促進根系發育，增強小麥抗倒伏能力［11］。

混合料內部空隙的存在是融雪鹽能夠降其性能的重要原因之一。由于空隙率的存在，特別是內部連通孔隙的存在，使得融雪鹽溶液可以進入瀝青混合料內部進行腐蝕作用。同時由于孔隙的存在，當混合料浸泡融雪鹽融雪后的烘干過程中，氯化鈉晶體的析出會存在于其內部的各個部位，由于氯化鈉析出晶體體積的膨脹作用，混合料將遭受力學上的損傷。雖然這一損傷是相對較小的，但這對后續混合料力學性能的影響是較大的，特別是低溫抗裂性能的損傷是顯而易見，MS’及TSR等力學指標也深受影響。

融雪鹽中鈉離子對瀝青的侵蝕飛散作用是混合料性能降低的另一項主要原因。鈉離子作用于瀝青表面時，會產生飛散力，當飛散力大于了瀝青材料的分子力時，瀝青材料將會發生破壞。

綜上，融雪鹽溶液可以通過瀝青混合料的空隙滲入其內部展開腐蝕，而不是僅僅停留在表面腐蝕；同時融雪鹽中的鈉離子所產生的侵蝕飛散作用能夠造成瀝青黏結性能的失效，且這一作用隨著融雪鹽濃度的提升以及浸泡時間的延長而愈發顯著。

4 融雪鹽對瀝青混合料性能的影響機理分析

前文著重敘述了融雪鹽對瀝青混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性以及水穩定性的腐蝕作用。本校節主要針對融雪鹽對瀝青混合料造成的損失，提出了以下預防與解決措施：

①限制融雪鹽的使用，在冬季降雪較多的地區，配備足量的除雪設備，以機械除雪作為除雪的主要方式；部分路段可以采用撒布機制砂等材料的方式加大路面抗滑能力。

②在冬季降雪較多、除雪融雪較難的路段推廣抑冰路面結構，例如富含橡膠顆粒的抑冰路面，通過破壞路面積雪結冰機理的方式實現路面抗滑能力的保障。

③推廣無氯融雪鹽，融雪鹽對于路面的腐蝕主要是由于其中的氯離子造成的，目前已經有相關企業研發出了無氯融雪鹽，相關研究表明，其對瀝青混合料的性能基本上沒有損害。

④在沒有相關條件，必須使用含氯融雪鹽的路段，要注意融雪鹽的撒布劑量，并及時根據情況進行灑水沖洗，沖洗遍數可以根據實際條件調整。

綜上所述，采用機械除雪、抑冰路面、無氯融雪鹽、灑水沖洗等措施能夠有效的避免瀝青路面遭受常規融雪鹽的腐蝕作用。

5 結論

通過上述研究，本文的主要研究結論如下：

①融雪鹽溶液濃度越高、浸泡時間越長，瀝青混合料的動穩定度越小，高溫性能損失越嚴重；瀝青混合料的最大彎拉應變越小，低溫性能損失越嚴重；瀝青混合料的MS’及TS越小，水穩定性能損失也越嚴重；融雪鹽溶液不僅僅在混合料表面，而是可以通過其空隙滲入其內部展開腐蝕。

②融雪鹽中的鈉離子所產生的侵蝕飛散作用能夠造成瀝青黏結性能的失效，且這一作用隨著融雪鹽濃度的提升以及浸泡時間的延長而愈發顯著。

③采用機械除雪、抑冰路面、無氯融雪鹽、灑水沖洗等措施能夠有效的避免瀝青路面遭受常規融雪鹽的腐蝕作用。