氯盐融雪剂对SBS改性沥青混合料路用性能的影响分析

第２８卷第１期　２　０　１　２年３月　交通科学与工程　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．１　Ｍｆｉｒ．２０１２　

文章编号：１６７４—５９９Ｘ（２０１２）Ｏ１一ＯＯＯ６一Ｏ４　

氯盐融雪剂对ＳＢＳ改性沥青　

混合料路用性能的影响分析　

查旭东，任旭，傅广文　

（长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙４１０００４）　

摘　要：为了分析融雪剂对沥青路面性能的影响，选取了ＮａＣｌ和ＣａＣｌ。两种氯盐融雪剂，分别配制了浓度　均为０．３　ｍＬ的溶液及二者按质量比Ｉ：Ｉ混合的溶液，对ＳＢＳ改性沥青混合料Ａｃ一１３Ｃ试件进行了冻　融处理，然后，分别进行了高温车辙、低温弯曲和冻融劈裂试验．分析结果表明：在融雪剂和水的冻融作用　下，随着空隙率的增大，ＳＢＳ改性沥青混合料的高温、低温和水稳定性能均明显下降，且有逐渐加剧的趋　势．总体上，按路用性能衰减程度排列，融雪剂大小依次为：ＮａＣＩ、混合剂、ＣａＣ１。和水．因此，在实际工程　中，应严格控制沥青混合料的空隙率，并减少氯盐融雪剂的使用量，多研究并开发和应用环保型融雪剂．　关键词：融雪剂；氯盐；ＳＢＳ改性沥青混合料；路用性能；冻融；空隙率　中图分类号：Ｕ４１４　文献标识码：Ａ　

Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｃｈｌｏｒｉｎｅ　ｓａｌｔ　ａｓ　ａ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ａｇｅｎｔ　ｏｎ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ＳＢＳ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ　

ＺＨＡ　Ｘｕ—ｄｏｎｇ，ＲＥＮ　Ｘｕ，ＦＵ　Ｇｕａｎｇ—ｗｅｎ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｔｒａｆｆｉｃ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　８Ｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０００４．Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ａｇｅｎｔｓ　ｏｎ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｐｅｒ—　ｆｏｒｍａｎｃｅｓ，ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　０．３　ｇ／ｍＬ　ＮａＣ１　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，０．３　ｇ／ｍＬ　ＣａＣ１２　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　０．３　ｇ／ｍＬ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｆ　ＮａＣｌ　ａｎｄ　ＣａＣ１２　ｗｉｔｈ　１：１（ｉｎ　ｍａｓｓ）　

ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ａｓ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ａｇｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ　ｏｆ　ＡＣ－１　３Ｃ　ｏｆ　ＳＢＳ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｆｒｅｅｚｅ—ｔｈａｗ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒｕｔｔｉｎｇ，ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｆｒｅｅｚｅ—ｔｈａｗ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　

ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｆｒｅｅｚｅ—ｔｈａｗ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ａｇｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ，　ａｌｌ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ－ＳＢＳ　

ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ａｎｄ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｇｒａｄｕａｌ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ａｉｒ　ｖｏｉｄｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ，ｔｈｅ　ｏｒｄｅｒ　ｏｆ　ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｐｅｒ—　ｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｉｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ＮａＣ１，ｔｈｅ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｆ　ＮａＣＩ　ａｎｄ　ＣａＣ１２，ＣａＣ１２，ｗａｔｅｒ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｅ　ａｉｒ　ｖｏｉｄｓ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｓｔｒｉｃｔｌｙ　

ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ａｇｅｎｔｓ　ｏｆ　ｃｈｌｏｒｉｎｅ　ｓａｌｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ａｓ　ｅｎｖｉｒｏｎ—　ｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｓｎｏｗｒｎｅｌｔ　ａｇｅｎｔｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ａｇｅｎｔ；ｃｈｌｏｒｉｎｅ　ｓａｌｔ；ＳＢＳ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ；ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｐｅｒ—　ｆｏｒｍａｎｃｅ；ｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗ；ａｉｒ　ｖｏｉｄｓ　

收稿日期：２０１ｌ一１１－－０４　基金项目：国家自然科学基金项目（５１ｏ７８ｏ４ｓ）　作者简介：查旭东（１９７Ｏ一），男，

长沙理工大学教授，博士　第１期　查旭东，等：氯盐融雪剂对ＳＢＳ改性沥青混合料路用性能的影响分析　７　

冬季天气低温，容易造成路面积雪结冰，严重　

的冰雪灾害不仅影响行车安全，而且会造成车辆　

大面积拥堵，给国民经济造成巨大损失．因此，运　

用有效手段，快速除冰化雪是道路工程中人们长　

期关注的重大技术课题之一［１　］．　

目前，世界各国采用的除冰化雪方法主要有　

人工清扫法、机械清除法、撒盐融化法［卜　和加热　

融化法［ｓ　等，其中，撒盐法以撒布方便且费用低　

廉等优点得到广泛的应用．然而，大量实践和调查　表明［８　，以ＮａＣ１和ＣａＣＩ　为主的化冰盐在融　

解后电离生成Ｃｌ一，对路面和桥梁结构混凝土及　

行驶车辆具有腐蚀作用，并且盐水渗入沿线土壤　

中，使其盐分增加，影响植物生长，污染环境．为　

此，越来越多的环保型融雪剂得到开发和应　

用　。～　．　

为了评价融雪剂对沥青路面性能的影响规　

律，本研究选取ＮａＣ１和ＣａＣ１　两种氯盐融雪剂及　

水，以中国南方地区高速公路沥青路面表面层广　

泛采用的ＳＢＳ改性沥青混合料ＡＣ一１３Ｃ作为研　

究对象，通过大量室内对比试验，分析融雪剂对其　

各项路用性能的影响规律，为合理选用融雪剂进　

行除冰化雪提供科学借鉴．　

１　ＳＢＳ改性沥青混合料配合比设计　

ＳＢＳ改性沥青混合料所用原材料包括：中海　

泰州ＳＢＳ改性沥青、玄武岩粗集料、石灰岩细集料　

和矿粉．经检验，原材料各项性能指标均满足《公　

路沥青路面施工技术规范》（ＪＴＧ　Ｆ４Ｏ一２００４）的技　

术要求［１　一．同时，选用的ＡＣ一１３Ｃ改性沥青混合　

料的合成级配见表ｌ，通过马歇尔配合比设计得到　

最佳油石比为４．８　．　

表ⅡＳＢＳ改性沥青混合料ＡＣ一１３Ｃ级配　Ｔａｂｌｅ　１　Ｇｒａｄｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＣ一１　３Ｃ　ｏｆ　ＳＢＳ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　

筛孔尺寸／ｍｍ　通过率／　筛孔尺寸／ｒａｍ　通过率／　

ｌ６　１００．０　１．１８　２２．５　

ｌ３．２　９７．５　０．６　１７．０　

９．５　７５．Ｏ　０．３　１３．０　

４．７５　５０．Ｏ　Ｏ．１５　８．５　

２．３６　３５．０　０．０７５　５．８　２　融雪剂对ＳＢＳ改性沥青混合料路　

用性能影响　

为了合理评价融雪剂对ＳＢＳ改性沥青混合料　

路用性能的影响规律，参照实际撒盐量，确定选取　

ＮａＣ１和ＣａＣ１２及二者按质量比１：１混合（简称为　

混合剂）的融雪剂溶液，它们的浓度均为０．３　ｇ／ｍＬ，　

并与水进行比较分析．由于沥青混合料的冰冻作　

用会受到空隙率大小的影响，为此，试验中选取了　

不同空隙率进行对比分析．　２．１高温性能影响分析　

采用车辙试验对高温性能进行评价，试件空　隙率分别取５　９／６，７％和９％．试验时，将成型的车　

辙试件分别经２４　ｈ的融雪剂溶液和水浸泡饱水、　

一１８℃低温冻结及６Ｏ℃水浴融化后，再进行车辙　

试验．由此得到试验结果如图１所示．　

’ｌ　

吾　

蒋　需　

５　６　７　８　９　空隙率　未冻融　＋水　．－ＮａＣｌ　—ｅ－ＣａＣｌｚ　—ｅ一混合剂　

图１　融雪剂对高温性能的影响　Ｆｉｇ．１　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ａｇｅｎｔｓ　ｏｎ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　

从图ｌ中可以看出：　

１）经水、ＮａＣ１、ＣａＣ１　和混合剂冻融后，与冻　

融前相比，各融雪剂作用后的动稳定度平均分别　

降低１１．４　，３１．１　，１８．８　和２４．６　．这说明经　

融雪剂冻融后，ＳＢＳ改性沥青混合料的高温性能　

明显降低．按高温性能下降的显著程度排列，融雪　

剂大小依次为：ＮａＣ１、混合剂、ＣａＣ１　和水．　

２）与冻融前５　空隙率下的动稳定度４　３４５　次／ｒａｍ相比，经融雪剂冻融后，５　，７％和９　３　

种空隙率的动稳定度平均分别降低２３．２　，　

３１．１　和４０．８　．这表明随着空隙率的增大，经融　雪剂冻融后的ＳＢＳ改性沥青混合料的高温性能降　

幅增加．空隙率越大，融雪剂溶液更容易渗入到沥　

青混合料内部而腐蚀破坏其骨架结构．　∞　∞　∞　∞　∞　∞　姗　咖　姗　湖　啪　４　４　３　２　２　

２　８　交ｔ通科学与　工程　第２８卷　

２．２低温性能影响分析　

采用低温弯曲试验对低温性能进行评价，试　

件空隙率分别取５　９，６和９　，测试温度分别　

取一１０，一５，５和１５℃．试验前，先将成型的车辙　试件切割成小梁试件，并分别经２４　ｈ的融雪剂浸　

泡饱水、一１８℃低温冻结及６０℃水浴融化后，再　

进行低温弯曲试验，相应的试验结果如图２所示．　

囊　

暖　疆　静　

蒉　瑙　骥　静　温度，℃　（ａ）空隙率为５％　

温度，℃　（ｂ）空除率为９％　

图２融雪剂对低温性能的影响　Ｆｉｇ．２　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ａｇｅｎｔｓ　ｏｎ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　

从图２中可以看出：　

１）在相同的融雪剂作用下，随着温度的增加，　弯拉强度除从一１０℃到一５℃的降幅相对较小　

外，总体上，呈线性下降趋势．　

２）与水冻融的弯拉强度相比，经ＮａＣ１，ＣａＣ１　

和混合剂冻融后，５％空隙率ＳＢＳ改性沥青混合料　

的弯拉强度分别平均下降了１７．３　，１１．０％和　１５．６％，９　９／５空隙率ＳＢＳ改性沥青混合料的弯拉强　

度分别平均下降了２５．５　９，５，１５．２　９，６和２０．９　９／６．这　

表明融雪剂会明显造成ＳＢＳ改性沥青混合料的低　

温抗拉性能降低，且空隙率越大，这种影响就越显　

著，按低温抗拉性能降幅排列，融雪剂大小依次　

为：ＮａＣ１、混合剂、ＣａＣ１。和水．　

２．３水稳定性能影响分析　

采用冻融劈裂试验对水稳定性能进行评价，　并分别采用３Ｏ，４０，５Ｏ，６Ｏ和７Ｏ次等５种不同击　

实次数成型马歇尔试件．试验时，将试件分成两　

组，一组在清水环境下测试冻融前的劈裂强度　

Ｒ　，另～组在融雪剂溶液环境下测试冻融循环后　

劈裂强度Ｒ　。，相应的Ｒ　与Ｒ　。之比即为劈裂强　

度比ＴＳＲ．由此，得到空隙率与ＴＳＲ试验结果如　

图３所示．　

空隙翠