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研究院；3.中路高科(北京)公路技術有限公司)

融雪劑對密級配瀝青混合料路用性能的影響，國內外相關學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構尤其是內部存在的大量連通空隙導致其較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，主要性能指標見表1。

表1 融雪劑主要性能指標

(2)瀝青混合料：采用PAC-13混合料，瀝青膠結料為高黏度改性瀝青(主要性能指標見表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)，設計空隙率為20%，聚酯纖維摻量為0.1%(以瀝青混合料質量計)。

表2 高黏度改性瀝青主要性能指標

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標準車轍板試件置于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。

2 試驗結果與分析

2.1 不同結構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試件內部連通空隙慢慢下滲，導致試件表面的有效融雪成分逐漸減少有關。融雪程度的差異表明，要達到同樣的除融雪效果，排水瀝青路面所需的融雪劑用量應較傳統(tǒng)的密級配路面適當提高。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排水結構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)次數之后PAC-13試件的飛散損失和劈裂強度試驗結果見圖2、3。

圖2 不同凍融循環(huán)次數之后的PAC-13試驗結果

圖3 不同凍融循環(huán)次數之后的SMA-13試驗結果

由圖2、3可知：隨著凍融循環(huán)次數增加，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)一定次數之后趨于穩(wěn)定。對于PAC-13混合料，分析認為，經氯鹽溶液多次凍融循環(huán)后，瀝青混合料內部發(fā)生了一定程度的黏聚破壞和黏附破壞，從而導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料、較高的瀝青用量及同時摻加了纖維，即使經歷了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)仍能滿足相關技術要求，表現出良好的抗凍融能力和對氯鹽溶液的適應性。

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，試驗結果見表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均有一定衰減，衰減幅度基本在15%以內，但仍能滿足相關的技術要求。結合上述飛散損失和劈裂強度的研究結論，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重衰減。此外，將PAC-13和SMA-13混合料各項路用性能指標的衰減幅度進行對比，發(fā)現二者并無明顯差異，這主要與兩種混合料均采用優(yōu)質原材料，對氯鹽凍融循環(huán)作用適應性較強有關。

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性。如前文所述，PAC-13混合料采用了高黏度的瀝青膠結料、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受7～10個冬季的降雪而不出現嚴重的性能衰減，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，除局部存在掉粒現象，路面結構無明顯病害。

3 結論

(1)排水瀝青路面的骨架-空隙結構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仍能滿足相關的技術要求，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性。以每年降雪3～4次推算，排水瀝青路面能夠經受7～10個冬季的降雪而不發(fā)生嚴重的性能衰減。