融雪剂对沥青混合料性能的影响

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第29卷第3期 201 3年9月 交通科学与工程 

J0URNAL OF TRANSPORT SCIENCE AND ENGINEERING Vo1.29 No.3 Sep.2013 

文章编号:1674—599X(2013)O3—00O8一O6 融雪剂对沥青混合料性能的影响 

王 明 ,陈华鑫。 (1.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海 201804; 2.长安大学材料科学与工程学院,陕西西安710064) 

摘要:研究了不同掺量CaClz添加剂对沥青性能的影响.从混合料水稳定性能出发,采用NaC1溶液、 Caclz溶液、CH。COONa溶液和融雪剂溶液4种不同的腐蚀液,分别进行了短期腐蚀三循环和长期腐蚀 二循环.采用冻融劈裂实验的冻融劈裂强度作为理论依据,研究了腐蚀溶液的种类、溶液浓度和腐蚀时 间3种因素对混合料试件强度的影响,探讨了不同融雪剂对沥青混合料损坏的机理.研究结果表明: CaCI。具有吸水性,增加了沥青的温度敏感性 尤其是CaCIz对沥青延度的影响特别大;在短期腐蚀三循 环中,纯水对混合料强度的影响最大,强度出现了最低值;在长期腐蚀二循环中,不同腐蚀液对劈裂强度 的影响规律是不同的. 关键词:融雪剂}沥青混合料;短期腐蚀;长期腐蚀;冻融循环 中图分类号:TU528.42 文献标识码:A 

Performance of snowmelt agent on asphalt mixture WANG Ming ,CHEN Hua—xin。 (1.The Key Laboratory of Road and Traffic Engineering,Ministry of Education, Tongji University,Shanghai 201804,China;2.School of Materials Science and Engineering,Chang’an University,Xi’an 710064,China) 

Abstract:The effects of different contents of CaCI2 additives on the performance of as— phalt was studied,and four kinds of solutions such as NaCl solution,CaCI2 solution, CH3 COONa solution and deicing salt solution were prepared as snowmelt agents.From the point of water stability,the specimens of AC-1 3 of asphalt mixture were treated un— der the condition of short—term corrosion and long—term corrosion.The tests of freeze— thaw splitting were carried out and freeze—thaw splitting test strength was regarded as a theoretical basis.In the end,the effect of three factors(the type of etching solution,the etching solution concentration,etching time)on the strength of the mixture specimen was analyzed the mechanism is that how the different deicing salt affect the freeze—thaw splitting test strength of the specimens.The results show that CaCI2 has the ability of water absorption to increase the temperature susceptibility of asphalt,and has large im— pact on the asphalt ductility.In the short-term corrosion,pure water had the maximum effect on the mixture and the strength value was the lowest.In the long—term corrosion, the influence of the type of an etching solution on splitting strength was different. Key words:snowmelt agent;asphalt mixture;short—term corrosion;long-terrh corrosion; freeze-thaw cycles 

收稿日期:2O13一O5—2O 作者简介:王明(1987一),女,同济大学博士生. 第3期 王 明,等:融雪剂对沥青混合料性能的影响 9 众所周知,气候冷热交替变化必然会影响到 建筑材料及其结构的使用性能,进而影响其使用 寿命.其中:冻融循环给公路和桥梁结构物带来的 损伤,历来是专业人士面临的难题之一.近几年 来,冬季道路养护中所采用的各种除冰材料不仅 对沥青混凝土结构材料造成很大的损伤,同时给 环境带来极大的副面影响.这个问题已经引起国 际能源机构(IEA)和世界重视世界卫生组织 (WHO)的关注口 ]. 国内、外对于融雪剂的研究成为道路学者的 重点课题.但是,该研究大部分集中在氯盐对沥青 物理指标的影响、不同融雪剂对沥青混合料高低 温和水稳定性能的影响以及融雪剂如何改善沥青 混合料性能等几个方面[4 ],而对‘于融雪剂的掺 量,腐蚀液与沥青和混合料接触时间对混合料强 度的影响,氯盐融雪剂与有机融雪剂的对比,尤其 是融雪剂的腐蚀机理研究很少[6-。]. 本研究拟采用应用广泛且价格低廉的NaC1、 融雪效果突出的CaCI 、绿色环保的醋酸钠以及某 公司提供的融雪剂,将它们配制成不同浓度的腐 蚀液,分别进行短期腐蚀三循环和长期腐蚀二循 环,研究不同腐蚀液、不同腐蚀时间对混合料冻融 劈裂强度的影响,探究不同腐蚀液对混合料的破 坏机理,为进一步开发新型绿色环保的道路融雪 剂提供参考. 原材料和试验方法 1.1原材料 中石化70#A级道路石油沥青,其中各项技 术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40—2004)要求;玄武岩碎石,最大粒径小 于16 mm;石灰石矿粉. 氯化钠:白色结晶或结晶性粉末,有潮解性, 溶于水和甘油,微溶于乙醇和液氨;产品标准号: GB/T 1266—2006;级别:分析纯;产地:天津市北 方化学试剂厂. 氯化钙:白色立方结晶或粉末,有强吸湿性, 易溶于水和乙醇;执行质量标准:HGB3208—60; 级别:分析纯;产地:天津金汇太亚化学试剂有限 公司. 三水醋酸钠:白色或类白色结晶,溶于水,微 溶于乙醇或乙醚;级别:分析纯;产地:天津金汇太 亚化学试剂有限公司. 融雪剂:技术检测各项指标,见表1. 

表1融雪剂主要技术指标 Table 1 The main techno-index of the snowmelt agent 

1.2试验方法 以路面上面层AC一13级配作为实验用级 配,按规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规 程》(JTJ052—2O0O)成型马歇尔试件,先在溶液接 近饱和浓度时进行浸泡.浸泡一段时间后,将试件 拿出,放在低温通风处,以待试件内溶液风干.接 着,放入不同的低浓度腐蚀液中浸泡一段时间后, 再次低温风干.此为一个腐蚀循环,对试件分别进 行了长期腐蚀二次和短期腐蚀三次循环.在每一 次腐蚀循环后,进行抽真空冻融. 在此实验中,分别设2O (接近饱和浓度)、 1O 和5 3种不同的掺量.在腐蚀试件时,尽量 保持温度为0℃以下.在抽真空时,每一个试件采 用它所对应的腐蚀溶液.对于每一次腐蚀循环,冰 箱冷冻后,将试件拿出,放人相对应的溶液中,并 进行6O℃水浴浸泡. 1)不同掺量CaC1:对沥青性能影响方案 以CaC1z融雪剂为例,先通过筛孑L为 0.075 mm的筛子,保证没有大的颗粒.分别以 O ,2.5%,5 ,7.5%和1O 的掺量与沥青进行 充分的搅拌混合,然后测其三大指标. 2)不同融雪剂对沥青混合料水稳定性方案 为分析化学融雪剂对路面性能的影响,需要 从融雪剂对沥青混合料路面水稳定性能的破坏开 始分析.以冻融劈裂实验作为研究水稳定性能的 实验依据,分短期腐蚀和长期腐蚀两种情况,加以 10 交通科学与 工程 第29卷 不同的腐蚀溶液、不同的掺量和不同的腐蚀时间. 其腐蚀循环流程分别如图1,2所示. 

20%腐蚀4h 5o石腐蚀4 h l I1o%腐蚀4hl 匝鸯蓝叵 

5%腐蚀4 h l I 10%腐蚀4 h 圄 25 ̄C ̄2h, I 塞窒! 壅! 卜——— H一 … .一严 

抽真空.冰冻16 h 第三次腐蚀 循环结束 

图1短期腐蚀循环流程 Fig.1 Flow chart of the short-term corrosion cycle 

20%腐蚀24 h 

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10%腐蚀24 hl l20 ̄A腐蚀24 h 抽真空.冰冻16 h 第二次腐蚀 循环结束 

图2长期腐蚀循环流程 Fig.2 Flow chart of the long—term corrosion cycle 

2试验结果与分析 2.1 CaCI:掺量对沥青性能的影响 为了进一步研究CaC1z掺量对沥青性能的影 响,分2组不同间隔的掺量进行试验.CaCI 掺量 分别为0 ,2.5 ,5 ,7,5 和10 时,沥青三 大指标的变化如图3所示. 从图3中可以看出,沥青针人度随CaC1。掺 量的增加而增加.软化点随CaC1:掺量的增加没 有明显的变化趋势.相比之下,沥青延度对CaC1。 掺量变化非常敏感.在CaC1 掺量为0 和CaC1 掺量为2.5 时,延度降低了69.5 0A,并且在 CaC1z掺量为2.5 和5 时,延度都呈现最小值. CaC1 的加入大大降低了沥青的延度.随CaC1:掺 量的继续增大,没有明显的变化规律.沥青延度指 萋1薰 重 图4短期腐蚀第一次循环 Fig.4 The short-term corrosion at the first cycle n4 萎0.3 蒙0.2 瓠0.1 0.O 图5短期腐蚀第二次循环 Fig.5 The short-term corrosion at the second cycle 1)短期腐蚀三循环 在没有荷载作用的情况下,从图4中可以看 出,在短期第一次循环中,无论哪一种掺量的腐蚀 液,与纯水(即掺量为0 的溶液)相比,除了融雪