樂(lè)群力

摘 ?????要： 為研究融雪劑對(duì)再生瀝青混合料路用性能的影響，選用CaCl₂和NaCl兩種常見(jiàn)的氯鹽類融雪劑溶液對(duì)再生瀝青混合料AC-13C試件進(jìn)行凍融循環(huán)，然后依次展開(kāi)車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)探究其路用性能。研究結(jié)果表明：融雪劑對(duì)再生瀝青混合料進(jìn)行凍融循環(huán)會(huì)造成其路用性能降低;隨著凍融循環(huán)次數(shù)或融雪劑濃度的增加，再生瀝青混合料的路用性能逐漸下降;CaCl₂融雪劑造成再生瀝青混合料路用性能降低程度小于NaCl融雪劑。研究結(jié)果對(duì)再生瀝青路面養(yǎng)護(hù)具有意義。

關(guān) ?鍵 ?詞：融雪劑;再生瀝青混合料;低溫抗裂性;高溫穩(wěn)定性;水穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TU 502 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2020）03-0605-04

Study on Influence of Snow Melting?Agent on?Pavement

Performance?of Recycled Asphalt Mixture

LE Qun-li

（Zhumadian Highway Engineering Development Co.， Ltd.， Henan Zhumadian 463799，?China）

Abstract： ?In order to study the influence of snow melting agent on the road performance of recycled asphalt mixture， two kinds of common chloride snow melting agent solutions， CaCl₂?and NaCl， were used to carry out the freeze-thaw test of AC-13C specimens of recycled asphalt mixture， and then the rut test， low-temperature bending test and freeze-thaw splitting test were carried out in turn. The?results showed that the road performance of recycled asphalt mixture was decreased by freeze-thaw and snow melting agent， and the road performance of recycled asphalt mixture decreased gradually with the increase of freezing-thawing cycle times and the concentration of snow- melting agent. The decrease of road performance of recycled asphalt mixture caused by CaCl₂?snow melting agent was less than that of NaCl snow melting agent. The research results are of great significance to the maintenance of recycled asphalt pavement.

Key words： snow melting agent; recycled asphalt mixture; low temperature cracking resistance; high temperature stability; water stability

近年來(lái)，為適應(yīng)我國(guó)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)，瀝青路面再生技術(shù)在公路工程中逐漸廣泛應(yīng)用^[1]。通過(guò)將瀝青路面廢料再生并運(yùn)用在道路新建或養(yǎng)護(hù)中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展，還能減輕廢料對(duì)環(huán)境造成的污染^[2]。季節(jié)性凍土地區(qū)的瀝青路面在冰雪天氣容易積雪結(jié)冰，給行車安全造成嚴(yán)重影響。為保障冰雪天氣道路交通的安全，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，需采取快速有效的措施對(duì)道路進(jìn)行除冰化雪^[3]。

目前，除冰化雪方法主要包括人工機(jī)械清除法、電熱融化法和撒布鹽類融雪劑法等，其中撒布鹽類融雪劑操作簡(jiǎn)捷且價(jià)格低廉，故在道路除冰化雪中得到廣泛運(yùn)用^[4]。然而，瀝青路面撒布融雪劑后，其使用性能會(huì)出現(xiàn)明顯衰減^[5]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者在融雪劑對(duì)瀝青混合料性能影響方面展開(kāi)了大量研究，如吳澤媚^[6]等通過(guò)低溫彎曲試驗(yàn)探討了不同濃度氯鹽融雪劑凍融循環(huán)后瀝青混合料的低溫抗裂性能;魏建國(guó)^[7]等研究了瀝青結(jié)合料在氯鹽融雪劑浸泡后的路用性能及作用機(jī)理;孫健^[8]等通過(guò)室內(nèi)對(duì)比試驗(yàn)研究了融冰化雪型瀝青混合料的路用性能。目前，關(guān)于融雪劑對(duì)瀝青混合料方面的研究已經(jīng)成熟，但再生瀝青混合料方面的研究欠缺?；诖?，本文通過(guò)選用CaCl₂和NaCl兩種常見(jiàn)的氯鹽類融雪劑溶液對(duì)再生瀝青混合料AC-13C試件進(jìn)行凍融循環(huán)，然后依次展開(kāi)車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)，研究融雪劑對(duì)再生瀝青混合料路用性能的影響，以期為再生瀝青路面的施工和養(yǎng)護(hù)提供參考。

1 ?原材料

1.1 ?融雪劑

試驗(yàn)選用NaCl、CaCl₂兩種常見(jiàn)的氯鹽類融雪劑?？紤]到融雪劑撒布于瀝青路面后一般呈豎直梯度分布，因此將兩種融雪劑分別加入10 ℃純凈水中，各配置出0.2%、0.4%、0.6%三種不同濃度的融雪劑溶液。

1.2 ?銑刨料（RAP）

選取自某道路試驗(yàn)段銑刨下來(lái)的廢舊瀝青混合料，通過(guò)對(duì)銑刨料進(jìn)行室內(nèi)抽提檢測(cè)，測(cè)得銑刨料的油石比為4.2%。另依據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E42-2015）》分別得到銑刨料的技術(shù)指標(biāo)和級(jí)配如表1-2所示。

1.3 ?集料及新瀝青

試驗(yàn)中粗、細(xì)集料均采用的玄武巖，其各項(xiàng)技術(shù)性能均符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。SBS瀝青選用某材料公司生產(chǎn)的成品改性瀝青，其各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試如表3所示。

1.4 ?再生劑

本文所采用的再生劑的具體性能指標(biāo)見(jiàn)表4。

1.5 ?再生瀝青混合料

通過(guò)試驗(yàn)分析，確定出再生瀝青混合料中舊料和再生劑的最佳摻量分別為30%、5%。設(shè)計(jì)AC-13C密實(shí)型再生瀝青混合料，其合成級(jí)配如圖1所示。

通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定了再生瀝青混合料的最佳油石比為4.2%，具體試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

2 ?試驗(yàn)方案

依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20—2011）》進(jìn)行再生瀝青混合料的路用性能測(cè)試，其中車轍試驗(yàn)的試件由車轍試樣成型機(jī)碾壓成型，試件尺寸為300 mm×300 mm×50 mm，試驗(yàn)儀器采用全自動(dòng)雙輪車轍試驗(yàn)儀;低溫彎曲試驗(yàn)試件由輪轍板切割而成，試件尺寸為250 mm×25 mm×30 mm的棱柱體小梁，試驗(yàn)儀器選用WDW萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī);凍融劈裂試驗(yàn)試件通過(guò)擊實(shí)成型，試件尺寸為Φ100 mm×65 mm的圓柱體。再生瀝青混合料試件制備完成后均放于室溫下冷卻1 d，然后分別置入水和不濃度的兩種氯鹽類融雪劑中飽水12 h，再分別將各試件放于凍融循環(huán)試驗(yàn)箱內(nèi)1d，并將溫度控制為（-15±0.1）℃，最后取出瀝青混合料試件放入兩種融雪劑溶液中融化，當(dāng)試件達(dá)到常溫為1次凍融循環(huán)，各試驗(yàn)再生瀝青混合料試件均往復(fù)進(jìn)行了10次凍融循環(huán)，并依次對(duì)各試件展開(kāi)了性能測(cè)試。

3 ?試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 ?高溫穩(wěn)定性

再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能采用車轍試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)采用CaCl₂和NaCl兩種融雪劑分別配制出濃度為0、0.2%、0.4%、0.6%的溶液對(duì)再生瀝青混合料試件凍融循環(huán)，然后進(jìn)行車轍試驗(yàn)，得到不同凍融循環(huán)情況下再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度影響規(guī)律，如圖2所示。

由圖2可知，在融雪劑溶液和水浸泡飽水后，再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度出現(xiàn)明顯降低;隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，相同融雪劑種類和濃度情況下的再生瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度均呈逐漸降低趨勢(shì)，其中前2次凍融循環(huán)的動(dòng)穩(wěn)定度降幅表現(xiàn)最為明顯;隨著融雪劑濃度的增加，相同凍融循環(huán)次數(shù)再生瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度也呈逐漸降低變化，其中CaCl₂融雪劑溶液的動(dòng)穩(wěn)定度降幅小于NaCl融雪劑溶液。通過(guò)試驗(yàn)分析得出結(jié)論是由于再生瀝青混合料經(jīng)過(guò)浸泡飽水后，CaCl₂、NaCl融雪劑或水填充在其內(nèi)部空隙中，使得瀝青和集料間的黏聚力在凍融循環(huán)作用下會(huì)逐漸降低，故再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度出現(xiàn)大幅降低;氯鹽類融雪劑一般均具備提高瀝青軟化點(diǎn)的能力，且NaCl融雪劑對(duì)瀝青軟化點(diǎn)的影響更大，當(dāng)NaCl融雪劑填充于再生瀝青混合料內(nèi)部空隙后，瀝青在凍融作用下會(huì)逐漸剝離集料，致使瀝青與集料間的黏聚力降低，故NaCl融雪劑試件動(dòng)穩(wěn)定度降幅較CaCl₂更明顯。

3.2 ?低溫抗裂性

將小梁試件置入濃度為0、0.2%、0.4%、0.6%的CaCl₂和NaCl融雪劑溶液凍融循環(huán)，并進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，得到再生瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度變化規(guī)律，如圖3所示。

由圖3可知，隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加，再生瀝青混合料經(jīng)水和氯鹽融雪劑浸泡飽水后的彎拉強(qiáng)度逐漸降低，其中前4次凍融循環(huán)的彎拉強(qiáng)度降幅都相對(duì)較小，而在第5次時(shí)各濃度融雪劑的彎拉強(qiáng)度降幅均較大;隨著融雪劑濃度的增加，再生瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度均逐漸降低，且CaCl₂融雪劑溶液的彎拉強(qiáng)度降幅小于NaCl融雪劑溶液。通過(guò)試驗(yàn)分析得出結(jié)論是由于再生瀝青混合料中的集料被瀝青包裹，雖然前4次凍融循環(huán)造成了瀝青與集料分離，降低了兩者的黏結(jié)力，但對(duì)集料沒(méi)有產(chǎn)生影響，故再生瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度降幅均較小;而第5次凍融開(kāi)始侵蝕到集料，因此彎拉強(qiáng)度降幅較明顯;CaCl₂融雪劑溶液的鹽脹應(yīng)力作用比較小且吸潮性較好，因此CaCl₂融雪劑對(duì)混合料彎拉強(qiáng)度的影響小于NaCl融雪劑。

通過(guò)將小梁試件置入濃度為0、0.2%、0.4%、0.6%的CaCl₂和NaCl融雪劑溶液凍融循環(huán)，并進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，得到凍融循環(huán)次數(shù)和融雪劑對(duì)再生瀝青混合料的最大拉應(yīng)變影響規(guī)律，如圖4所示。

由圖4可知，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，再生瀝青混合料在不同濃度氯鹽融雪劑浸泡飽水后的最大拉應(yīng)變逐漸降低，其原因是混合料經(jīng)過(guò)飽水后，瀝青和集料兩者間的空隙被融雪劑或水填充，致使黏結(jié)力在凍融循環(huán)下逐漸降低，故再生瀝青混合料的最大拉應(yīng)變降低;隨著氯鹽融雪劑濃度的增加，再生瀝青混合料的最大拉應(yīng)變也均逐漸下降，且CaCl₂融雪劑溶液的最大拉應(yīng)變降幅較NaCl融雪劑溶液更小，其因是由于兩種融雪劑在鹽脹作用下能產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力，從而使得最大拉應(yīng)變降低，但NaCl融雪劑吸潮性相對(duì)較差，故其最大拉應(yīng)變降幅較明顯。

3.3 ?水穩(wěn)定性

將擊實(shí)成型的再生瀝青混合料試件分別置入濃度為0、0.2%、0.4%、0.6%的CaCl₂和NaCl融雪劑溶液凍融循環(huán)，同時(shí)進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，得到再生瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度變化曲線，如圖5所示。

由圖5可知，經(jīng)過(guò)不同濃度融雪劑溶液的浸泡飽水，再生瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度均出現(xiàn)了明顯下降;隨著凍融次數(shù)或融雪劑濃度的增加，再生瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度逐漸減小，其中CaCl₂融雪劑溶液的濃度對(duì)劈裂強(qiáng)度影響較NaCl要小。通過(guò)分析是由于瀝青與集料表面的Fe、Ca、Mg、Al等高價(jià)陽(yáng)離子發(fā)生了化學(xué)吸附效應(yīng)，從而形成了難以被水乳化的穩(wěn)定吸附層;由于Na屬于低價(jià)陽(yáng)離子，其形成的吸附層穩(wěn)定性較差，因此NaCl融雪劑對(duì)瀝青和集料兩者間的吸附層穩(wěn)定性影響更為明顯，致使瀝青與集料間的空隙容易被水侵潤(rùn)填充，降低了兩者的黏結(jié)力，故NaCl融雪劑對(duì)劈裂強(qiáng)度降低程度大于CaCl₂融雪劑。

4 ?結(jié)論

（1）融雪劑對(duì)再生瀝青混合料進(jìn)行凍融循環(huán)會(huì)造成其動(dòng)穩(wěn)定度降低;隨著凍融循環(huán)次數(shù)或融雪劑濃度的增加，再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度降幅逐漸明顯;CaCl₂融雪劑造成再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性降低程度小于NaCl融雪劑。

（2）隨著凍融循環(huán)次數(shù)或融雪劑濃度的增加，再生瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度和最大拉應(yīng)變均逐漸降低;NaCl融雪劑對(duì)再生瀝青混合料彎拉強(qiáng)度和最大拉應(yīng)變降低影響大于CaCl₂融雪劑。

（3）經(jīng)過(guò)融雪劑溶液的浸泡飽水后，再生瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度下降;隨著凍融循環(huán)次數(shù)或融雪劑濃度的增加，再生瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度逐漸降低，CaCl₂融雪劑溶液的濃度對(duì)劈裂強(qiáng)度影響較NaCl要小。

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