抗凝冰沥青路面应用技术研究

抗凝冰沥青路面应用技术研究

丁健

辽宁金洋科技发展集团有限公司，丹东 118000

摘要：本文选用抗凝冰性能更好的缓释抗凝冰剂,使抗凝冰沥青混合料具有良好的水稳定性、高温稳定性、低温稳定性以及经济性,总结出抗凝冰技术的配合比设计、铺装施工工艺，以期对今后抗凝冰沥青路面的施工应用提供参考。

关键词：抗凝冰;沥青路面;施工应用

辽宁省受气候影响，全年降雪次数多，降雪量大，对道路畅通和行车安全造成了较大影响，为降低这种影响，目前辽宁省高速公路常用的除冰雪方法为降雪前预撒融雪剂、降雪中撒布融雪剂、降雪后机械除雪。耗费了大量的人力物力，还会造成结构腐蚀、铺装层损伤，增加后期维护费用。如何通过一定的技术手段，让沥青层在不损失路用性能的前提下，拥有主动抗凝冰功能，提高行车安全，减少除雪除冰造成资金和人力的消耗，缩短封闭时间，降低对附属设施和铺装层造成的腐蚀和损伤，受到了越来越多道路从业者的关注。综合考虑材料成本、使用寿命、混合料性能和铺装层本身抗滑性能等因素，用缓释型抗凝冰填料替换沥青混合料中的矿粉，在不损失路用性能的前提下，使得沥青混合料兼具抑制结冰与抗滑表层的特点，且相比密级配的沥青混合料类型应用的成本得到明显降低。

1抗凝冰改性剂性状及除冰原理

1.1抗凝冰改性剂性状

抗凝冰改性剂技术参数见表1所示。

表1抗凝冰改性剂技术参数

1.2抗凝冰机理分析

(1)降低路表冰点

抗凝冰材料的主要成分是可溶性盐,具有吸湿性,表面经常被薄膜状的饱和盐溶液所包围,当薄膜溶液的蒸气压低于大气中水蒸气分压时,盐易吸附大气中的水分而发生潮解,盐颗粒表面逐渐聚集形成水膜,盐水可降低路面冰雪的冰冻点,减少路面结冰现象。

(2)降低路面和冰层间的粘结力

降雪时,抗凝冰沥青路面表层存在薄层盐水,盐水在结冰后期充当冰雪层和沥青路面之间的缓冲带,减弱了两者之间的粘结力,有利于后期的公路除冰雪作业。

1.3缓释型抗凝冰材料的释放机理

在行车荷载作用下,由于抗凝冰沥青路面有一定的空隙,路表水分渗入到沥青路面内部,抗凝冰材料被水分包围,盐分的吸湿作用下,表面被盐水包围。根据稀溶液定律,并且在路面的孔隙渗透压、毛细管和车轮“泵吸”作用下,抗凝冰材料逐渐向上,迁移到路表面,行车荷载持续作用,抗凝冰材料不断迁移,持续从道路内部迁移至道路路表。

2配合比设计

本项目上面层采用4cmSMA-10的路面结构形式，抗凝冰材料应用于该结构层。

2.1原材料

上面层沥青采用采用SBS(I-D）改性沥青，粗集料采用玄武岩，细集料采用玄武岩机制砂，填料采用矿粉。首先对原材料进行筛分，并对原材料各项技术指标进行测试，其技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）对沥青、集料、填料的要求。

2.2配合比设计

设计过程中采用规定的级配范围，采用马歇尔试验方法。调试了“粗、中、细”三个级配进行马歇尔试验和体积指标检测。确定合适级配后，采用6.0%、6.3%、6.6%的沥青用量分别制件，通过试验检测确定了最佳沥青用量。

采用5%的抗凝冰剂等效替代5%的矿粉，级配与沥青用量保持不变，同时加入0.3%的木质素纤维，设计沥青混合料的最大理论密度采用计算法。

根据体积指标的测试结果，结合原材料的工程性质，确定最佳沥青用量为6.3%。

3路用性能研究

3.1常规试验验证

根据试验结果对比可以发现，加入抗凝冰剂后，沥青混合料的各项指标略有不同程度的衰减，但衰减的幅度并不大，均能满足技术指标要求。

3.2非常规试验验证（汉堡轮辙试验）

本次设计采用汉堡轮辙试验对混合料的高温稳定性及抗水损害能力进行进一步验证。本工程表面层混合料采用沥青胶结料为SBS改性沥青，PG分级为PG76，本次设计的沥青混合料的汉堡试验满足德克萨斯州交通部提出的针对沥青胶结料PG等级提出的相应指标的要求，同时曲线没有出现拐点，掺加抗凝冰的沥青混合料高温及抗水损害能力满足要求。

4施工控制

4.1拌和

沥青混合料应拌和均匀，所用矿料颗粒应全部裹覆沥青混合料，鉴于混合料中加入了抗凝冰剂，此次和时间不宜少于60s，湿拌时间不宜少于45s，干拌时间不宜少于15s。

4.2运输

1）混合料的装载不能一次性装成锥形，自卸车在装料时应前后移动使混合料成山字型。

2）在运输车侧面中部设专用检测孔，孔口距车箱底面约30cm，并做好温度记录，温度不符合要求的混合料予以废弃。

4.3摊铺

1）沥青路面施工应在环境温度大于10℃，且处于持续升温的过程中施工，气温低于10℃时不得进行沥青路面的摊铺。

2）摊铺机充分预热熨平板后开始作业，熨平板温度不低于100℃，摊铺机螺旋布料器应匀速、不停顿地转动。

4.4碾压

1）压路机通常应紧跟摊铺机，保持合理的压实速度，振动压路机采用间断喷水预防钢轮黏结沥青，尽可能减少喷水量。

2）碾压按“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行；振动压路机应先起步后起振，先停振后停机；碾压应从外向内，从低向高碾压。

3）压路机不允许在未碾压成型或刚压实成型后的路面上任意停留（例如加油、加水等活动），应在温度已经降低至80℃以下方可停车。

4.5现场检测结果

经检测，路面的各项检测指标均满足设计及规范要求，具体检测结果如表2。

表2路面检测结果汇总

5 社会经济效益分析

与融冰剂相比，大幅节省冬季养护费用；性价比优势明显，价格低于国外同类产品；降低交通事故率，减小财产损失；避免凝冰封路，保障经济运输畅通。缓释性能解决了以往抗凝冰材料耐久性不佳的问题；大幅提高了我国交通行业对抗冬季冰雪灾害的能力；使用了抗腐蚀剂，改善了对路侧生态环境的不利影响。

6 结论

将抗凝冰剂掺加到沥青混合料中，使得普通沥青路面具备了主动融雪化冰的功能，提高了雨雪天气下的行车安全性；通过与普通沥青混合料的路用性能对比，发现抗凝冰剂对混合料的性能并无太大影响，完全可以满足表面层的使用性能和功能性要求；通过试验路的铺筑，对施工工艺进行了完善和总结，抗凝冰剂的掺加对施工并无其他特殊要求，增加了施工的便利性；降低雪天的养护作业成本，也降低了雪天养护对路面寿命的影响。

参考文献

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