盐化物沥青混合料低温抗裂性及预防措施研究

盐化物沥青混合料低温抗裂性及预防措施研究

发表时间：2017-09-19T15:23:43.937Z 来源：《建筑知识》2017年18期作者：李国强[导读] 为了评价盐化物沥青路面在低温气候条件下的抗开裂能力，通过低温约束冻断试验和低温小梁弯曲试验。

（枣庄市公路管理局滕州公路局山东滕州 277500）

【摘要】为了评价盐化物沥青路面在低温气候条件下的抗开裂能力，通过低温约束冻断试验和低温小梁弯曲试验，对比研究了不同盐化物掺量对沥青混合料低温抗裂性能的影响，最后提出盐化物沥青路面低温开裂预防措施。结果表明：在适宜级配和相同沥青用量条件下，随着盐化物掺量的增加，沥青混合料的低温抗裂性呈降低的趋势。实际应用时应从沥青路面结构设计、原材料技术性质和施工质量控制三方面采取措施改善盐化物沥青路面的低温抗裂性。

【关键词】沥青混凝土路面；盐化物沥青混合料；低温抗裂性；预防措施

【中图分类号】U414 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）18-0192-03 1.前言

冬季道路积雪结冰大大降低了路面的抗滑性能，给人们的出行和生命安全带来了严重威胁。传统的除冰雪技术多为机械除冰和人工撒布融雪剂，往往需要投入大量的人力、物力，效率较低，并且采用的融雪剂大多对路面结构物具有腐蚀作用，对周围环境和人类的健康造成一定程度的伤害[1]。近年来，主动抑冰融雪技术开始受到国内外道路工作者的青睐，该技术将具有抑冰融雪效果的盐化物以外掺剂的形式加入到沥青混合料中，通过一定的施工工艺铺筑成沥青路面[2，3]。在冬季降雪结冰过程中，沥青路面结构层中的盐化物受到温度和荷载作用不断析出到路表，从而起到抑冰融雪的效果。

目前国内外常用的盐化物主要包括两种，一种是集料型盐化物[4]，代表产品为瑞士Verglimit；另一种是填料型盐化物[5~7]，代表产品为日本Mafilon，国产IceBane。2012年李福普等[8]针对Mafilon长效型主动融雪沥青混合料的路用性能进行了研究，指出Mafilon掺量对沥青混合料的低温性能基本没有影响。2015年，张浩军等[9]对掺Verglimit主动抑冰沥青混合料的路用性能进行了研究，表明掺Verglimit后沥青混合料的高温稳定性提高，而水稳定性和低温抗裂性均有所下降，但仍符合规范要求。

现阶段对盐化物沥青混合料的研究大多针对高温稳定性和抗水损害性，对低温抗开裂性的研究甚少。本文采用低温约束冻断试验和低温小梁弯曲试验，对不同盐化物掺量的沥青混合料低温开裂性进行研究，并对盐化物沥青路面低温抗裂预防措施进行分析。研究成果将为盐化物沥青混合料在道路工程中的进一步推广应用提供实际借鉴。

2.原材料性质与矿料级配

2.1 原材料

试验采用SBS改性沥青，其主要技术指标见表1所示。所用粗集料为石灰岩碎石，细集料为玄武岩机制砂，矿粉为石灰石粉，集料质量符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）[10]的要求。

盐化物采用目前国内常用填料型融雪剂（记为ML），其主要技术指标见表2所示。表1 SBS改性沥青主要技术指标表2 ML盐化物主要技术指标

根据文献[11]知：不同盐化物掺量的沥青混合料其最佳油石比几乎相同，因此，以基础级配进行最佳油石比确定，经马歇尔试验得最佳油石比为4.9%。

3.盐化物沥青混合料低温抗裂性能研究

低温抗裂性是评价沥青混合料抵抗低温收缩变形能力的重要指标。国内外常采用等应变加载破坏试验、弯曲拉伸蠕变试验、低温约束冻断试验（TSRST）和J积分试验等进行沥青混合料低温抗裂性检测[12~14]。本文在同一级配、4.9%最佳油石比条件下，采用TSRST试验和低温小梁弯曲试验对不同盐化物掺量下的沥青混合料的低温抗裂性进行研究。

3.1 低温约束冻断试验

TSRST试验美国SHRP计划提出的用来模拟沥青路面在降温过程中产生开裂的较佳方法。参照文献[15]试验步骤进行不同盐化物掺量下的沥青混合料TSRST试验，以破断温度作为评价指标，试验结果如图1和图2所示。

图3 不同掺量盐化物沥青混合料的低温小梁弯曲试验结果图

从图3可知，在级配和油石比相同的情况下，随着ML盐化物置换率的增加，沥青混合料的最大弯拉应变呈线性递减的趋势，分别降低了9.0%、13.5%和20.5%，表明盐化物的加入会降低沥青混合料的低温抗裂性能。当ML置换率为100%时，ML盐化物沥青混合料的最大弯拉应变为2884με，仍满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。

4.盐化物沥青混合料低温开裂预防措施

沥青路面低温开裂主要是由于外部环境温度的突然下降，使得沥青材料受到温度应力的影响产生收缩，从而导致路面出现裂缝，其表现形式为横向裂缝。从上三高速公路实际施工路面调研来看[1]，沥青路面开裂是多种因素的综合作用，因此可从路面结构设计、原材料技术性质和施工质量等方面加强控制。

（1）路面结构合理设计。路面结构的合理设计是保证建成沥青路面是否具有良好的使用性能的前提。①合理增加沥青面层厚度。沥青面层厚度的增加能够降低沥青面层内温度应力的变化，有效防治沥青路面低温开裂，因此应根据道路等级、交通量、道路基层材料和施工季节等因素进行沥青面层厚度设计；②合理设计半刚性基层。增大基层摩擦系数和粗糙度，减少基层温缩和干缩系数，增大基层材料的抗裂性能；③优化盐化物沥青混合料配合比设计方法。沥青混合料级配设计是沥青路面建设的关键环节，应加强盐化物沥青混合料配合比的优化设计，确定合理级配、最佳沥青用量及最佳盐化物掺量，并进行路用性能试验验证。

（2）确保原材料质量达到规范要求。原材料的质量决定了沥青路面的使用性能。因此，①沥青应选用温度敏感性小、稠度较低且具有良好的应力松弛性的普通沥青或改性沥青。②集料应选用内摩擦角大、吸水率少的材料。

（3）加强施工质量控制。路面施工是将理论设计的沥青混合料转变为具有服务能力的沥青道路的关键环节，因此应严格控制施工质量。①合理安排施工工艺，保证碾压质量，压实度应控制在98%以上；②加强沥青各面层间及面层与基层间的粘结施工，确保层间粘层油的洒布质量达到规范要求及施工作业指导书的规定。

5.结论

（1）在适宜级配和相同沥青用量条件下，不同ML盐化物掺量的沥青混合料的低温约束冻断试验和低温小梁弯曲试验结果表明，ML盐化物的加入会降低沥青混合料的低温抗裂性，但均满足规范规定的要求。（2）盐化物沥青混合料在实际应用时应采取一定的措施改善其低温抗裂性，如路面结构合理设计、确保原材料质量符合要求和加强施工质量控制等。参考文献

[1]凡涛涛.盐化物抗冰冻沥青混合料路用性能应用研究[D].杭州:浙江理工大学,2015.