徐占強(qiáng)

（秦皇島市公路工程建設(shè)管理處 秦皇島 066000）

目前，國(guó)內(nèi)外交通部門探索了許多清除道路積雪結(jié)冰的方法，包括清除法和融化法，清除法又分為人工清除法和機(jī)械清除法等；融化法包括化學(xué)抑制凍結(jié)法和熱融化法［1］。在2011年實(shí)施的秦皇島市205國(guó)道改線工程中選取了K3＋240～K3＋480段右幅鋪筑了化學(xué)抑制凍結(jié)瀝青路面，即鹽化物瀝青路面試驗(yàn)段。鹽化物瀝青路面是指在瀝青混合料中添加了一定量的化學(xué)抑制凍結(jié)材料（鹽化物Mafilon粉末狀材料），本文主要論述鹽化物瀝青混合料組成設(shè)計(jì)研究過(guò)程和鹽化物路面實(shí)體監(jiān)測(cè)情況，對(duì)鹽化物抑制凍結(jié)瀝青混凝土路面進(jìn)行了探索。

1 混合料級(jí)配組成設(shè)計(jì)

根據(jù)施工實(shí)際并考慮鹽化物凍結(jié)抑制效果的持續(xù)性，鹽化物瀝青混合料的級(jí)配組成采用中粒式AC－13密級(jí)配瀝青混合料。

1.1 礦料級(jí)配的選擇

結(jié)合秦皇島市瀝青路面建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40－2004）規(guī)定的AC－13礦料級(jí)配范圍進(jìn)行了調(diào)整，以適當(dāng)減少靠近最大粒徑的粗集料和細(xì)集料中較細(xì)部分的比例、控制礦粉比例，適當(dāng)增加中間檔次的粗集料的級(jí)配調(diào)整原則，初選3條級(jí)配曲線，使得瀝青混合料具有適宜的空隙率，滲水性小，并具有較好的高溫穩(wěn)定性和較大的表面構(gòu)造深度。瀝青混合料目標(biāo)空隙率范圍為3%～5%，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，初選4.7%的油石比，進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，根據(jù)試件馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，選定一條試驗(yàn)用礦料級(jí)配，礦料級(jí)配選擇見(jiàn)表1。

表1 初選AC－13級(jí)配

1.2 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

按照初選的3條級(jí)配曲線，進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，成型直徑101.6 mm 馬歇爾試件，雙面擊實(shí)75次，每組數(shù)量不少于4個(gè)，擊實(shí)溫度165℃，冷卻至室溫后脫模。采用表干法測(cè)定壓實(shí)瀝青混合料密度［2］，計(jì)算試件的空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等體積指標(biāo)，測(cè)定不同級(jí)配的瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度、流值。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 級(jí)配選擇馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)不同級(jí)配條件下的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，以目標(biāo)空隙率為關(guān)鍵控制指標(biāo)，最終選定級(jí)配1作為普通瀝青混合料AC－13的試驗(yàn)級(jí)配，以此為基礎(chǔ)，調(diào)整鹽化物置換不同比例礦粉后的添加量。

2 填料體積等效置換法研究

鹽化物Mafilon材料是一種粉末狀材料，與瀝青混合料用的礦粉具有相似的級(jí)配，可以代替混合料中的部分或者全部填料。但Mafilon材料的密度比礦粉的密度要小，如果直接等質(zhì)量置換礦粉用量，會(huì)增加填料的體積，降低瀝青混合料的流動(dòng)性能，增大拌和及攤鋪難度，并且影響路面的高溫穩(wěn)定性。因此，進(jìn)行鹽化物瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，需要修正鹽化物的添加量。

2.1 填料體積等效置換計(jì)算方法

Mafilon材料的添加量根據(jù)路面凍結(jié)抑制效果的不同而不同，根據(jù)瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范，礦粉用量一般采用5%左右。因此在進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定和工程經(jīng)驗(yàn)，確定了0.075 mm 時(shí)通過(guò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5%，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)填料體積等效置換原則，確定修正后的鹽化物添加量。

填料體積等效置換法是指用相同體積的鹽化物替代礦粉，從而修正鹽化物在礦料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。計(jì)算方法見(jiàn)式（1）。

式中：m 為置換后鹽化物的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；m0為置換前填料的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；ρ1 為填料的表觀相對(duì)密度；ρ2 為鹽化物表觀相對(duì)密度。

鹽化物Mafilon材料置換不同比例礦粉后的修正結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 AC－13鹽化物瀝青混合料修正前后結(jié)果

2.2 鹽化物添加量對(duì)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的影響分析

馬歇爾方法實(shí)施簡(jiǎn)單，且長(zhǎng)期以來(lái)人們已經(jīng)積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和資料，因此，采用該方法確定鹽化物融雪瀝青路面的配合比。

采用表3 中修正后的礦料級(jí)配組成結(jié)果，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，采用5組不同的油石比，按照現(xiàn)行規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20－2011）（T0709－2011）要求制作直徑101.6mm 馬歇爾試件，雙面擊實(shí)75 次，每組數(shù)量不少于4個(gè)，擊實(shí)溫度165℃，冷卻至室溫后脫模。采用表干法測(cè)定壓實(shí)瀝青混合料密度，計(jì)算試件的空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等體積指標(biāo)，測(cè)定不同級(jí)配的瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度、流值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 AC－13鹽化物瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由圖2a）密度變化圖可以看出，鹽化物瀝青混合料毛體積密度隨油石比的變化趨勢(shì)和普通瀝青混合料相同，均隨瀝青用量的增加而增大，在某一瀝青用量條件下達(dá)到最大值后，隨瀝青用量的繼續(xù)增加而減小。這是由于鹽化物Mafilon的密度小于礦粉的密度，因此，在相同瀝青用量下，鹽化物瀝青混合料的密度較普通瀝青混合料要小。

由圖2d）穩(wěn)定度變化圖可以看出，鹽化物瀝青混合料的穩(wěn)定度變化趨勢(shì)與普通瀝青混合料的穩(wěn)定度變化趨勢(shì)相同。但與普通瀝青混合料相比，鹽化物瀝青混合料的穩(wěn)定度偏低，隨著鹽化物置換率的增加，穩(wěn)定度降低。當(dāng)鹽化物完全置換礦粉時(shí)，混合料仍能夠滿足現(xiàn)行規(guī)范對(duì)穩(wěn)定度的要求。

由圖2f）最佳油石比影響圖可以看出，在相同礦料級(jí)配條件下，鹽化物體積等效置換礦粉后，對(duì)瀝青混合料的最佳油石比沒(méi)有太大影響。

分析馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同鹽化物含量的瀝青混合料空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等體積指標(biāo)隨油石比具有相同的變化趨勢(shì)，且在相同油石比時(shí)，幾乎具有相同的結(jié)果。

綜上可知，鹽化物瀝青混合料的穩(wěn)定度較普通瀝青混合料偏低，但仍能滿足現(xiàn)行規(guī)范對(duì)高等級(jí)公路的要求。在相同礦料級(jí)配條件下，鹽化物的添加量對(duì)瀝青混合料的最佳油石比沒(méi)有太大影響。本試驗(yàn)確定的不同鹽化物置換率時(shí)瀝青混合料的最佳油石比為4.7%。

3 試驗(yàn)路檢測(cè)

3.1 級(jí)配和油石比檢測(cè)

在施工過(guò)程中對(duì)混合料的級(jí)配和油石比定期進(jìn)行抽檢，采用拌和站或現(xiàn)場(chǎng)取樣的方法，對(duì)混合料進(jìn)行抽提試驗(yàn)，與生產(chǎn)配合比和施工最佳油石比進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)混合料的級(jí)配和油石比，見(jiàn)表4?，F(xiàn)場(chǎng)抽提試驗(yàn)結(jié)果表明。生產(chǎn)配合比和施工最佳油石比與設(shè)計(jì)值接近，符合標(biāo)準(zhǔn)。

表4 級(jí)配與油石比檢測(cè)

3.2 壓實(shí)度檢測(cè)

對(duì)試驗(yàn)段每50m 取一點(diǎn)進(jìn)行鉆心取樣，測(cè)定毛體積密度，并與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾密度進(jìn)行比較，壓實(shí)度符合要求。

3.3 鹽分的確認(rèn)

硝酸銀溶液和氯化物會(huì)發(fā)生白灼反應(yīng)，有白色沉淀物產(chǎn)生，即生成氯化銀（AgCl）沉淀。根據(jù)這個(gè)原理，在鋪筑的瀝青混凝土路面上滴數(shù)滴硝酸銀溶液，觀察是否產(chǎn)生白色沉淀來(lái)確定是否有鹽分的析出，間接地評(píng)價(jià)融雪抑冰效果。

3.4 構(gòu)造深度檢測(cè)［3］

構(gòu)造深度是路面粗糙度的重要指標(biāo)，可用于評(píng)定路面表面的宏觀粗糙度、排水性能及抗滑性?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的構(gòu)造深度與試驗(yàn)段構(gòu)造深度符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 平整度檢測(cè)

平整度是反應(yīng)道路施工質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，通過(guò)3m 直尺進(jìn)行連續(xù)10次量測(cè)，試驗(yàn)段平整度合格率100%，達(dá)到規(guī)范要求。

3.6 融雪效果觀測(cè)

除冰雪性能有待于合適時(shí)機(jī)觀測(cè)外，降雪后觀測(cè)表明，在沒(méi)有采取任何被動(dòng)除雪措施情況下，小到中雪后，試驗(yàn)段路面沒(méi)有積雪，基本全部融化；而普通路段，路面有積雪，且有輕微凍結(jié)痕跡。

4 鹽化物路面性能和環(huán)境影響分析

鹽化物融雪瀝青路面的有效凍結(jié)抑制成分為氯化鈉易溶鹽，由于鹽分的逐漸析出，對(duì)沿途結(jié)構(gòu)物存在一定的腐蝕性。但由于鹽分析出的量較直接撒布融雪劑的量相對(duì)小得多，因此對(duì)沿途結(jié)構(gòu)物及環(huán)境的影響將大大降低?？赏ㄟ^(guò)在混凝土中添加引氣劑、阻銹劑，降低水灰比等措施予以防止。

試驗(yàn)路運(yùn)營(yíng)1年來(lái)，路用性能優(yōu)良，融雪效果較好，降低了冬季除雪時(shí)公路的養(yǎng)護(hù)成本，提高了冰雪道路的行車安全性。

［1］王 鋒，李小江，韓微微，等.磁能融雪加熱系統(tǒng)在公路工程中的應(yīng)用研究［J］.公路交通科技，2012（9）：141.

［2］JTG E20－2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［3］JTG F80／1－2004公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社，2004.