唐士潤 張興軍 馬偉中 汪首元

（1 甘肅公路發(fā)展集團有限公司 甘肅省高等級公路養(yǎng)護工程研究中心，甘肅 蘭州 730070；2 甘肅省公路路網(wǎng)監(jiān)測重點實驗室，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

我國四分之三的領土屬于冬季降雪冰凍區(qū)，冬季道路積雪結冰降低了車輛輪胎對路面的附著系數(shù)，積雪結冰路面附著力的大大降低使得車輛行駛的穩(wěn)定性和制動性變差，尤其在瀝青路面上形成“黑冰”現(xiàn)象時，駕駛人員很難及時發(fā)現(xiàn)，嚴重影響了駕駛人員行駛的安全性，從而導致了大量的交通事故[1，2]。預防冬季道路積雪結冰，快速清除路面冰雪，降低道路交通事故的發(fā)生率，提高冰雪天氣道路的通行能力和安全性成為了冬季道路養(yǎng)護部門的首要工作。其中抗凝冰瀝青路面作為一種新型的道路工程材料，在瀝青混合料中加入具有融雪和抑制結冰功能的材料，可以有效緩解道路在冰雪天氣的結冰，保證行車安全[3，4]。

瑞士研制出了一種比較成功的抗凝冰材料—VERGLIMIT 防凍劑，VERGLIMIT 是一種氯化鈣化學復合物，加入瀝青路面中能夠有效的抑制路面結冰[5]。日本從上世紀70年代后期開始從歐洲國家引進抗凝冰瀝青路面技術，截至目前在日本應用比較成熟的抗凝冰材料主要有：水泥固化型鹽化物、粉末型鹽化物和表面裹油型鹽化物[6]。其中由德國的鋼鐵制造公司Mannesmann Handel AG 和日本株式會社MITec 進行技術合作研發(fā)的Mafilon（MFL）融雪劑主要利用多孔結構的火成巖將鹽化物包裹起來，經研磨制成粉末狀顆粒狀物質，在實際應用過程中通常以替換礦粉的形式加入瀝青混合料中。鋪筑完成的路面主要依靠瀝青混合料中空隙的滲透壓和毛細管作用以及車輛輪胎的摩擦作用[7，8]，使得MFL 中的鹽化物不斷析出到路表面，從而防止路面積雪結冰，發(fā)揮融雪化冰的效果。雖然國內外關于抗凝冰路面的研究已經初步展開，但是在我國冰雪災害較為頻繁的西北寒旱卻鮮有報道。為此，本文基于MFL 融雪劑，設計制備了抗凝冰瀝青混合料，并鋪筑試驗路進行了路面性能評價。

1 原材料及配合比設計

1.1 原材料

1）瀝青

本文采用90#基質瀝青，按照《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）的要求對其進行基本指標的檢測，各項指標均滿足規(guī)范要求，其主要技術指標如表1所示。

表1 SK#90 基質瀝青技術指標

2）集料

根據(jù)集料粒徑大小把集料分為四檔：1#集料（10～15mm）、2# 集 料（5～10mm）、3# 集 料（3～5mm）、4#集料（0～3mm）。按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTGE42-2005）的要求對集料的基本指標進行檢測，各項指標均滿足規(guī)范要求，其主要技術指標如表2～表3所示。

表2 集料毛體積密度

表3 集料物理力學性能檢測表

3）礦粉

礦粉由石灰?guī)r磨制而成，按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTGE42-2005）的要求對礦粉的基本指標進行檢測，各項指標均滿足規(guī)范要求，其主要技術指標如表4所示。

表4 礦粉物理力學性能表

4）MFL

目前國內外應用于抗凝冰瀝青路面的融雪劑產品主要為MFL。MFL 是利用一定的生產工藝將NaCl 填充到多孔的火成巖中制備而得的一種粉末狀抗凝冰材料，物理特性指標見表5，其與礦粉具有相似的級配，通常情況下MFL產品通過內摻法部分或全部替換瀝青混合料中的礦粉。

表5 MFL 物理特性指標

1.2 配合比設計

抗凝冰瀝青配合比設計在普通瀝青混合料（AC-13）的基礎上進行了調整，參考已有大量的應用案例，配合比調整時采用填料體積等效置換法將礦粉全部替換為MFL抗凝冰鹽，調整前后的生產配合比如表6～表7所示。

表6 普通瀝青混合料生產配合比

表7 抗凝冰瀝青混合料生產配合比

表8 馬歇爾試驗結果對比

按上述調整前后的生產配合比拌制瀝青混合料，并分別對普通瀝青混合料和抗凝冰瀝青混合料進行馬歇爾試驗，馬歇爾試驗結果如表8所示。

2 試驗路方案

G215 線柳園至敦煌公路維修改造工程，路線起點位于柳園火車站門口，終點位于敦煌市，路線全長128.047公里?？鼓鶠r青路面試驗段位于K67+000 至K67+700之間的港灣式停車帶，長約500m，該路段設計結構形式為：4cm 細粒式瀝青混凝土（AC-13）+1cm 橡膠瀝青應力吸收層+5cm 中粒式瀝青碎石（AM-16）+20cm 水泥穩(wěn)定碎石（水泥劑量5%）+20cm 水泥穩(wěn)定碎石（水泥劑量3.5%）。試驗段主要將上面層4cm 細粒式瀝青混凝土（AC-13）替換為含抗凝冰材料的瀝青混合料，其他結構層均未改變。

3 抗凝冰瀝青路面性能評價

抗凝冰瀝青混合料從拌制到碾壓階段都必須進行嚴格的質量控制，以確保混合料的性能滿足施工要求。在試驗段鋪筑過程中，從拌合機直接取成品的抗凝冰瀝青混合料，在試驗室進行馬歇爾指標檢測以及成型車轍板進行動穩(wěn)定度的檢測；對鋪筑完成的抗凝冰瀝青路面按照《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2004）進行平整度、壓實厚度、滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)和壓實度等指標的檢測，其檢測結果如表9～表13所示。

從混合料性能檢測結果和試驗路路面檢測結果可以看出，設計制備的抗凝冰瀝青混合料性能及所鋪筑的試驗路均滿足現(xiàn)有規(guī)范要求，同時也滿足了路面抗滑性能的要求，提高了冰雪天氣下車輛與路面的附著力。

4 結語

本文將抗凝冰瀝青路面技術運用于西北寒旱地區(qū)，通過在瀝青混合料中添加MFL 融雪劑按填料體積等效置換法將混合料中的礦粉全部替換為MFL，制備抗凝冰瀝青混合料，并進行合理的級配設計，使抗凝冰瀝青混合料具有和普通瀝青混合料相當?shù)牧W性能。試驗段的各項指標表明，MFL 在冬季能能夠主動抑制結冰，保證行車安全，提高了冰雪天氣下車輛與路面的附著力，同時也滿足現(xiàn)有規(guī)范對路面性能的要求。

表9 抗凝冰瀝青混合料檢測結果

表10 抗凝冰瀝青路面芯樣檢測結果

表11 抗凝冰瀝青路面滲水系數(shù)檢測結果

表12 抗凝冰瀝青路面平整度檢測結果

表13 抗凝冰瀝青路面摩擦系數(shù)檢測結果