段寶東，李俊，曹東偉，李明亮

(1.江蘇寧宿徐高速公路有限公司，江蘇 宿遷 223800；2.交通運輸部公路科學(xué)研究院；3.中路高科(北京)公路技術(shù)有限公司)

融雪劑對密級配瀝青混合料路用性能的影響，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者已做了大量的研究，但融雪劑對開級配瀝青混合料路用性能影響的研究目前相對較少。排水瀝青混合料是一種典型的開級配瀝青混合料，用其鋪筑的排水瀝青路面具有良好的排水、抗滑、降噪等功能，但排水瀝青路面的多孔結(jié)構(gòu)尤其是內(nèi)部存在的大量連通空隙導(dǎo)致其較SMA和AC等密級配路面冬季更易受凍、使用融雪劑除雪時受到的危害也較大，故排水瀝青路面的抗凍融能力尤其是氯鹽環(huán)境下的耐久性一直是道路管養(yǎng)部門關(guān)心的問題。鑒于此，該文通過氯鹽環(huán)境下排水瀝青混合料的凍融循環(huán)試驗和常規(guī)試驗，研究融雪劑對排水瀝青混合料路用性能的影響。

1 試驗設(shè)計

1.1 融雪劑及瀝青混合料

(1)融雪劑：采用氯鹽類融雪劑，主要成分為NaCl，主要性能指標(biāo)見表1。

表1 融雪劑主要性能指標(biāo)

(2)瀝青混合料：采用PAC-13混合料，瀝青膠結(jié)料為高黏度改性瀝青(主要性能指標(biāo)見表2)，礦料級配組成見表3，油石比為4.8%(瀝青膜厚度約為14 μm)，設(shè)計空隙率為20%，聚酯纖維摻量為0.1%(以瀝青混合料質(zhì)量計)。

表2 高黏度改性瀝青主要性能指標(biāo)

表3 排水瀝青混合料礦料級配組成

1.2 試驗方案

(1)融雪效果觀察

將SMA-13和PAC-13標(biāo)準(zhǔn)車轍板試件置于0 ℃的低溫箱中，首先在車轍板表面均勻撒布厚度為1cm自然蓬松狀的雪(試驗所用雪樣為冬季自然降雪，提前采集冷藏備用)，然后采用鋼板將其壓實至體積不再變化，以模擬實際車輛對路表積雪的壓實作用；最后在車轍板表面均勻撒布18 g(相當(dāng)于路面融雪劑撒布量為200 g/m2)的融雪劑，持續(xù)180 min觀察SMA-13和PAC-13車轍板表面雪樣的變化情況。

(2)氯鹽環(huán)境下排水瀝青混合料的耐久性

稱取適量的融雪劑(按撒布量200 g/m2控制)，將其置于水中攪拌至充分溶解，配制濃度為30%的氯鹽飽和溶液。以SMA-13混合料作為對比，首先將PAC-13馬歇爾試件置于氯鹽溶液中飽水0.5 h，然后在“-18 ℃低溫箱中冷凍4 h+室溫氯鹽溶液中融化2 h”的條件下對試件進(jìn)行凍融循環(huán)。凍融循環(huán)5、10、20、30次之后，分別測試試件的飛散損失和劈裂強度；凍融循環(huán)30次之后，同時測試試件的動穩(wěn)定度和馬歇爾穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度和殘留強度比等路用性能指標(biāo)。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 不同結(jié)構(gòu)形式瀝青混合料融雪效果比較

撒布融雪劑180 min后，SMA-13和PAC-13車轍板試件表面的雪樣狀況如圖1所示。

由圖1可知：從表面看，在相同的融雪劑用量和融雪時間下，PAC-13車轍板表面雪樣的融化程度要稍差于SMA-13車轍板，分析認(rèn)為這與PAC-13車轍板表面雪樣融化過程中形成的氯鹽溶液經(jīng)試件內(nèi)部連通空隙慢慢下滲，導(dǎo)致試件表面的有效融雪成分逐漸減少有關(guān)。融雪程度的差異表明，要達(dá)到同樣的除融雪效果，排水瀝青路面所需的融雪劑用量應(yīng)較傳統(tǒng)的密級配路面適當(dāng)提高。但從另一個方面講，在相同的融雪劑用量下，雖然排水路面的融雪效果稍差于密級配路面，但融雪劑融化冰雪形成的氯鹽溶液經(jīng)排水結(jié)構(gòu)層下滲后排到了路外，而不像密級配路面滯留在路表，故其行車安全性較密級配路面大大提高，而且殘余的積雪可以使用機械清除。

圖1 車轍板撒布融雪劑180 min后融雪效果

2.2 氯鹽環(huán)境下排水瀝青混合料耐久性研究

以SMA-13試件作為對比，不同凍融循環(huán)次數(shù)之后PAC-13試件的飛散損失和劈裂強度試驗結(jié)果見圖2、3。

圖2 不同凍融循環(huán)次數(shù)之后的PAC-13試驗結(jié)果

圖3 不同凍融循環(huán)次數(shù)之后的SMA-13試驗結(jié)果

由圖2、3可知：隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加，PAC-13和SMA-13混合料的飛散損失逐漸增大、劈裂強度逐漸減小，表明不同類型混合料的性能均有一定衰減。以凍融循環(huán)10次為例，PAC-13混合料的飛散損失增大至12.2%，劈裂強度減小至1.03 MPa，分別為未凍融混合料的225.9%和70.1%；SMA-13混合料的飛散損失增大至7.4%，劈裂強度減小至1.90 MPa，分別為未凍融混合料的238.7%和88.8%。

但飛散損失或劈裂強度的衰變幅度并不是一直維持很大，而是在凍融循環(huán)一定次數(shù)之后趨于穩(wěn)定。對于PAC-13混合料，分析認(rèn)為，經(jīng)氯鹽溶液多次凍融循環(huán)后，瀝青混合料內(nèi)部發(fā)生了一定程度的黏聚破壞和黏附破壞，從而導(dǎo)致混合料的性能有所下降。但由于混合料采用了高黏度的瀝青膠結(jié)料、較高的瀝青用量及同時摻加了纖維，即使經(jīng)歷了30次的凍融循環(huán)，混合料的飛散損失(約13%)和劈裂強度(約0.9 MPa)仍能滿足相關(guān)技術(shù)要求，表現(xiàn)出良好的抗凍融能力和對氯鹽溶液的適應(yīng)性。

以SMA-13混合料作為對比，凍融循環(huán)30次之后，該文同時測試了PAC-13混合料的其他路用性能指標(biāo)，試驗結(jié)果見表4。

表4 凍融循環(huán)30次后PAC-13、SMA-13路用性能對比

由表4可知：經(jīng)凍融循環(huán)30次之后，PAC-13和SMA-13混合料的各項路用性能指標(biāo)均有一定衰減，衰減幅度基本在15%以內(nèi)，但仍能滿足相關(guān)的技術(shù)要求。結(jié)合上述飛散損失和劈裂強度的研究結(jié)論，表明兩種混合料的路用性能在氯鹽凍融循環(huán)作用之后并不致于嚴(yán)重衰減。此外，將PAC-13和SMA-13混合料各項路用性能指標(biāo)的衰減幅度進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)二者并無明顯差異，這主要與兩種混合料均采用優(yōu)質(zhì)原材料，對氯鹽凍融循環(huán)作用適應(yīng)性較強有關(guān)。

對于PAC-13混合料，尤其是水穩(wěn)定性，在氯鹽溶液中凍融循環(huán)30次后，PAC-13混合料的殘留穩(wěn)定度和殘留強度比仍均維持在90%左右，表明其對氯鹽溶液和凍融作用具有較強的適應(yīng)性。如前文所述，PAC-13混合料采用了高黏度的瀝青膠結(jié)料、較高的瀝青用量及同時摻加了纖維，使得混合料的黏聚力得到提高，各骨料之間黏結(jié)更加牢固。此外，較高的瀝青黏度和較大的瀝青膜厚度使得骨料裹附充足，減緩了氯鹽的侵蝕，降低了黏附損失的幅度。

以每年降雪3～4次推算，排水瀝青路面能夠經(jīng)受7～10個冬季的降雪而不出現(xiàn)嚴(yán)重的性能衰減，已開通運營13年的江蘇沿海高速公路排水瀝青路面現(xiàn)狀已得到驗證，此高速公路排水瀝青路面于2005年建成通車，目前其17 km排水瀝青路面狀況總體良好，除局部存在掉?，F(xiàn)象，路面結(jié)構(gòu)無明顯病害。

3 結(jié)論

(1)排水瀝青路面的骨架-空隙結(jié)構(gòu)決定了其采用融雪劑除雪的效果要稍差于密級配路面。為了減少融雪劑對排水路面的危害及降低道路除雪成本等，融雪劑的撒布量不宜超過200 g/m2。

(2)隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加，PAC-13的飛散損失逐漸增大、劈裂強度逐漸減小，但凍融循環(huán)30次之后，混合料的各項路用性能指標(biāo)仍能滿足相關(guān)的技術(shù)要求，表明排水瀝青路面具有良好的抗凍融能力和對氯鹽溶液的適應(yīng)性。以每年降雪3～4次推算，排水瀝青路面能夠經(jīng)受7～10個冬季的降雪而不發(fā)生嚴(yán)重的性能衰減。