融雪劑對再生瀝青混合料路用性能影響研究

樂群力

摘 ?????要： 為研究融雪劑對再生瀝青混合料路用性能的影響，選用CaCl₂和NaCl兩種常見的氯鹽類融雪劑溶液對再生瀝青混合料AC-13C試件進行凍融循環(huán)，然后依次展開車轍試驗、低溫彎曲試驗及凍融劈裂試驗來探究其路用性能。研究結(jié)果表明：融雪劑對再生瀝青混合料進行凍融循環(huán)會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)果對再生瀝青路面養(yǎng)護具有意義。

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：TU 502 ??????文獻標識碼：?A ??????文章編號： 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，為適應(yīng)我國資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會的建設(shè)，瀝青路面再生技術(shù)在公路工程中逐漸廣泛應(yīng)用^[1]。通過將瀝青路面廢料再生并運用在道路新建或養(yǎng)護中，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，給行車安全造成嚴重影響。為保障冰雪天氣道路交通的安全，避免產(chǎn)生嚴重的經(jīng)濟損失，需采取快速有效的措施對道路進行除冰化雪^[3]。

目前，除冰化雪方法主要包括人工機械清除法、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捷且價格低廉，故在道路除冰化雪中得到廣泛運用^[4]。然而，瀝青路面撒布融雪劑后，其使用性能會出現(xiàn)明顯衰減^[5]。近年來，國內(nèi)學(xué)者在融雪劑對瀝青混合料性能影響方面展開了大量研究，如吳澤媚^[6]等通過低溫彎曲試驗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^[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理;孫健^[8]等通過室內(nèi)對比試驗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?；诖耍疚耐ㄟ^選用CaCl₂和NaCl兩種常見的氯鹽類融雪劑溶液對再生瀝青混合料AC-13C試件進行凍融循環(huán)，然后依次展開車轍試驗、低溫彎曲試驗及凍融劈裂試驗，研究融雪劑對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)護提供參考。

1 ?原材料

1.1 ?融雪劑

試驗選用NaCl、CaCl₂兩種常見的氯鹽類融雪劑?？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）

選取自某道路試驗段銑刨下來的廢舊瀝青混合料，通過對銑刨料進行室內(nèi)抽提檢測，測得銑刨料的油石比為4.2%。另依據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程（JTG E42-2015）》分別得到銑刨料的技術(shù)指標和級配如表1-2所示。

1.3 ?集料及新瀝青

試驗中粗、細集料均采用的玄武巖，其各項技術(shù)性能均符合規(guī)范標準。SBS瀝青選用某材料公司生產(chǎn)的成品改性瀝青，其各項性能指標測試如表3所示。

1.4 ?再生劑

本文所采用的再生劑的具體性能指標見表4。

1.5 ?再生瀝青混合料

通過試驗分析，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AC-13C密實型再生瀝青混合料，其合成級配如圖1所示。

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

2 ?試驗方案

依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTG E20—2011）》進行再生瀝青混合料的路用性能測試，其中車轍試驗的試件由車轍試樣成型機碾壓成型，試件尺寸為300 mm×300 mm×50 mm，試驗儀器采用全自動雙輪車轍試驗儀;低溫彎曲試驗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，試驗儀器選用WDW萬能試驗機;凍融劈裂試驗試件通過擊實成型，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，當試件達到常溫為1次凍融循環(huán)，各試驗再生瀝青混合料試件均往復(fù)進行了10次凍融循環(huán)，并依次對各試件展開了性能測試。

3 ?試驗結(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進行評價。通過采用CaCl₂和NaCl兩種融雪劑分別配制出濃度為0、0.2%、0.4%、0.6%的溶液對再生瀝青混合料試件凍融循環(huán)，然后進行車轍試驗，得到不同凍融循環(huán)情況下再生瀝青混合料的動穩(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穩(wěn)定度均呈逐漸降低趨勢，其中前2次凍融循環(huán)的動穩(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)再生瀝青混合料動穩(wěn)定度也呈逐漸降低變化，其中CaCl₂融雪劑溶液的動穩(wěn)定度降幅小于NaCl融雪劑溶液。通過試驗分析得出結(jié)論是由于再生瀝青混合料經(jīng)過浸泡飽水后，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)作用下會逐漸降低，故再生瀝青混合料的動穩(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的能力，且NaCl融雪劑對瀝青軟化點的影響更大，當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)，并進行低溫彎曲試驗，得到再生瀝青混合料的彎拉強度變化規(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度逐漸降低，其中前4次凍融循環(huán)的彎拉強度降幅都相對較小，而在第5次時各濃度融雪劑的彎拉強度降幅均較大;隨著融雪劑濃度的增加，再生瀝青混合料的彎拉強度均逐漸降低，且CaCl₂融雪劑溶液的彎拉強度降幅小于NaCl融雪劑溶液。通過試驗分析得出結(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，但對集料沒有產(chǎn)生影響，故再生瀝青混合料的彎拉強度降幅均較小;而第5次凍融開始侵蝕到集料，因此彎拉強度降幅較明顯;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融雪劑對混合料彎拉強度的影響小于NaCl融雪劑。

通過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)，并進行低溫彎曲試驗，得到凍融循環(huán)次數(shù)和融雪劑對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)，同時進行凍融劈裂試驗，得到再生瀝青混合料的劈裂強度變化曲線，如圖5所示。

由圖5可知，經(jīng)過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度逐漸減小，其中CaCl₂融雪劑溶液的濃度對劈裂強度影響較NaCl要小。通過分析是由于瀝青與集料表面的Fe、Ca、Mg、Al等高價陽離子發(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屬于低價陽離子，其形成的吸附層穩(wěn)定性較差，因此NaCl融雪劑對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填充，降低了兩者的黏結(jié)力，故NaCl融雪劑對劈裂強度降低程度大于CaCl₂融雪劑。

4 ?結(jié)論

（1）融雪劑對再生瀝青混合料進行凍融循環(huán)會造成其動穩(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度和最大拉應(yīng)變均逐漸降低;NaCl融雪劑對再生瀝青混合料彎拉強度和最大拉應(yīng)變降低影響大于CaCl₂融雪劑。

（3）經(jīng)過融雪劑溶液的浸泡飽水后，再生瀝青混合料的劈裂強度下降;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度逐漸降低，CaCl₂融雪劑溶液的濃度對劈裂強度影響較NaCl要小。

參考文獻：

[1]?羅代松，田春林，郭猛，等.改性再生瀝青混合料配合比設(shè)計及性能驗證[J].公路交通科技，2018，35（12）：7-13.

[2]?劉坤.再生劑與舊料拌合工藝對再生瀝青混合料性能的影響[J].筑路機械與施工機械化，2018，35（10）：88-92.

[3] 馮守中，冒衛(wèi)星，劉立湘，等.利用秸稈制備環(huán)保融雪劑及其性能研究[J].當代化工，2019，48（03）：522-525.

[4]?曹春梅，陳曉東，曹喜軍.氯鹽融雪劑對集料力學(xué)性能及瀝青粘附性的影響研究[J].北方交通，2017，（08）：61-63.

[5]?曹恒濤，李鑫，成鋼.融雪劑對瀝青混合料路用性能的影響研究[J].公路與汽運，2017，（04）：95-98.

[6]?吳澤媚，高培偉，陳東豐，等.氯鹽融雪劑對瀝青混合料低溫抗裂性的影響[J].公路工程，2012，37（04）：26-30.

[7]?魏建國，傅廣文，付其林.氯鹽融雪劑對瀝青結(jié)合料路用性能的影響[J].交通運輸工程學(xué)報，2014，14（04）：7-13.

[8]?孫健，錢振東，羅桑.融冰化雪型瀝青混合料路用性能的試驗評價[J].公路，2013，58（12）：204-207.