《盐化物沥青混合料性能试验研究》-工学论文，化学工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

盐化物沥青混合料性能试验研究

范文

孙玉齐

摘 ?????要：受环境低温和雨雪影响，沥青混合料路面容易结冰，导致路面抗滑系数大幅降低，增大了行车事故发生的概率，而加入盐化物后会提高摩擦系数。采用马歇尔击实试验确定沥青混合料配合比作为基准，调整基准配比中盐化物等体积替代矿粉掺加比例，测量不同替代比例下混合料高低温路用性能指标。分析指标变化规律，得出盐化物等体积替代矿粉后，添加在沥青混凝土中使路用性变差，但都同基准配比差异不大，且在规范要求值之上，可以满足路用性要求，但高低温性能都随掺量增加而降低，应合理确定掺量。

关 ?键 ?词：盐化物;沥青混合料;马歇尔试件;车辙试验

中图分类号： TU528 ????????文献标识码： A ????????文章编号： 1671-0460（2019）08-1721-04

Abstract： Due to low ambient temperature and rain and snow， asphalt mixture pavement is easy to freeze， resulting in a significant decrease in pavement skid resistance coefficient， which will increase the probability of traffic accidents， while adding salt compounds can increase the friction coefficient. Marshall compaction test was used to determine the mixture ratio of asphalt mixture as a benchmark， and the proportion of salt in the benchmark mixture was adjusted to replace the proportion of mineral powder by the same volume.The pavement performance indexes of the mixture at high and low temperatures under different replacement ratios were measured. After analyzing the change rule of indexes， it was concluded that after salt is added to asphalt concrete instead of mineral powder in equal volume， the pavement performance will be deteriorated， but the difference between them and the reference ratio is not big and above the standard requirement value， which can meet the pavement performance requirements. However， the high and low temperature performance will decrease with the increase of the dosage， so the dosage should be reasonably determined.

Key words： Salts; Asphalt mixture; Marshall test piece; Rutting test

受环境低温和雨雪影响，沥青混合料路面容易结冰导致路面抗滑系数大幅降低，增大了行车事故发生概率。盐具有降低冰点效果，被作为一种主要融雪剂在各等级公路、市政道路大量应用[1]。由于主要是在下雪后以表面撒布方式使用，盐的用量大，撒布次数频繁，大部分被溶解到冰雪中，随融化水流入附近河流、慢慢向下渗入地下水、径流入农田中，对土壤和水环境造成很大破坏，同时高浓度的盐溶液对路面附属结构和桥梁侵蚀严重，降低了道路的使用寿命[2-5]。经过大量的科研人员研究，将以往的被动撒盐方式转变为主动地预防方式，将盐添加到沥青混合料中，降低盐用量的同时，延长融雪使用年限，很好的解决了高污染低效率的难题[6-8]。由于盐分是从路面内析出，直接作用在冰雪与路面的结合部位，降低冰雪同路面的结合力[9]。在交通工具轮载作用下，冰雪薄层很易压碎，大大增大了路面的摩擦系数，一定程度上保证了行车安全[10]。

1 ?实验部分

1.1 ?盐化物及矿粉技术指标

以进口自日本的盐化物为试验原材进行试验分析，盐化物结构为多孔状材料，孔内吸附大量盐。当有水作用时，通过溶解析出作用，孔内的盐缓释到溶剂水中，使水的冰点下降，达到融冰雪的作用。对盐化物的密度、盐分含量和pH值等指标测试。矿粉采购自京山石料厂，以碱性石料为主磨细制成，外观无结块，质量合格。使用盐化物及矿粉材料的主要技术指標值，见表1。

1.2 ?沥青指标

采用SBS改性沥青，试验测试主要技术指标见表2。细集料使用人工砂，原岩石为玄武岩，坚固性质量损失为8.8%，表观密度2.798 g·cm-3，含泥量为2.4%，砂当量为96%。

1.4 ?试验方案

根据沥青混合料配合比确定方法，采用马歇尔击实试验测定混合料六项指标值，确定混合料的最佳油石比，最终确定出混合料配合比。确定出的配合比作为对比试验的基准组，调整盐化物掺量替代矿粉掺加量。保证混合料最佳骨架密实的情况下，由于矿粉同盐化物密度不同，为保证矿料间填充效果，采用盐化物等体积替代矿粉掺加，替代体积比例为0%、25%、50%、75%、100%得到5组配合比。成型车辙板试件做高温车辙试验，将车辙板试件切割，制作小梁试件做低温弯曲试验，得到盐化物等体积替代矿粉不同比例情况下各指标的关系，分析产生原因。

2 ?试验结果及分析

2.1 ?基准配合比确定

混合料类型按照《沥青混合料施工技术规范》密集配AC-13设计，按规范要求级配范围值确定粗集料78%、细集料15%、填料7%的掺配比例合成级配，按油石比4.3%为基准，上下浮动0.5%和1.0%得到5组油石比，按照马歇尔试验方法，各油石比成型一组马歇尔试件，每组4个，测定沥青饱和度、流值、稳定度等6项指标值[11]，代入公式（1）求取OAC1。

将矿料间隙率、沥青饱和度、空隙率、流值、稳定度满足规范要求值范围作图，取出符合要求最大值和最小值范围，求出范围均值OAC2，作法如图1所示。由公式1算出OAC1为4.4%。根据指标范围图1得到范围均值OAC2为4.6%，由公式2计算最佳油石比OAC为4.5%。

2.2 ?高温车辙试验分析

根据1.4试验方案，评价盐化物对沥青混合料抵抗高温性能的影响，得到盐化物不同替代类型与规范值车辙试验结果如图2所示。

由图2可得出，盐化物替代矿粉增加的同时，动稳定度呈下降趋势，当盐化物等体积完全替代矿粉后，动稳定度仍是规范值1.79倍，高温性能良好。从矿粉被盐化物替代25%、50%、75%、100%体积后动稳定度值，可以计算出动稳定度值下降幅度分别为不添加盐化物与规范值差值的5.2%、11.9%、9.3%、14.0%，动稳定度降低趋势如图3。

平均每增加25%的体积替代量，动稳定值下降10.1%，从75%到100%替代矿粉时下降14.0%，说明完全替代对高温稳定性影响大，应考虑保留部分矿粉添加量。分析原因是由于矿粉是碱性，能通过和沥青的交互作用形成结构沥青，结构沥青具有较高黏聚力来联结矿物，利于高温下稳定。盐化物是利用多孔矿物材料吸附CaCl2和 NaCl盐类，有存在裸露在颗粒表面的盐分降低沥青的交互作用，对沥青粘附性产生影响，矿料颗粒包裹沥青粘聚力下降，导致高温稳定性变差，比正常矿粉易产生车辙病害。

2.3 ?低温性能对比试验

利用养护完成车辙板在切割机上切成250 mm×30 mm×35 mm小梁试件，晾干后在温度-10 ℃和50 mm/min加载速率时，测量小梁加载破坏弯拉应变值，评价低温抗裂性能。试验结果如图4所示。

伴随盐化物等体积替代矿粉量增加，沥青混合料低温弯拉应变值呈下降趋势，表明盐化物的添加使沥青混合料低温性能变差。从矿粉被盐化物替代25%、50%、75%、100%体积后弯拉应变值，可以计算出弯拉应变值下降幅度分别为不添加盐化物与规范值差值的5.7%、13.0%、11.9%、9.9%，低温弯拉应变降低趋势如图5。没有产生从替代75%到100%矿粉时低温性能下降值较高的情况，低温性能可以满足规范要求。

3 ?结论

国内经过多年研究盐化物添加材料和盐化物沥青混凝土的施工技术，推动盐化物沥青混合料推广应用。笔者采用马歇尔击实试验，调整基准配比中盐化物等体积替代矿粉掺加比例，根据路用性能的两大主要指标的试验结果，得出混合料高低温性能随替代矿粉量增大而变差，但都满足规范要求值。在配比设计时，完全替代矿粉后高温性能降低比例较大，所以应选择适合的盐化物替代矿粉量，避免盲目选择高添加量追求高效的融雪效果，造成混合料性能影响过大。

参考文献：

[1]杨慧成.蓄盐材料制备及其除冰融雪研究[D].长安大学，2014.

[2]严霞，李法云，刘桐武，等.化学融雪剂对生态环境的影响[J].生态学杂志，2008，27（12）：2209-2214.

[3]王洪春.融雪剂对水质的影响[J].职业卫生与病伤，2008，23（3）：156-157.

[4] 孙鹏，马西忠，许建岭，等.浅谈融雪剂现状及对环境的影响和对策[J].盐业与化工（现《盐科学与化工》） 2015，44（3）：4-6.

[5]张磊.粗粒盐渍土冻融作用下水盐迁移及力学性能研究[J].当代化工，2018，47（6）：1162-1165.

[6]王峰，韩森，张丽娟，等. 融冰雪沥青混合料盐分溶析试验[J]. 长安大学学报，自然科学版， 2010， 30 （6）： 16-19.

[7]张丽娟. 盐化物融雪沥青混合料研究[D]. 長安大学， 2010.

[8] 陈拴发，刘壮壮，邢明亮，等. 融雪抑冰材料性能影响因素研究[J].建筑材料学报， 2013， 16 （6）： 1054-1057.

[9]小栗学，下道純. 最近の凍结抑制舗装いっぃて[J]. 開発土木研究所月報， 1999 （2）.

[10]夏慧芸，李芳芳，宋莉芳，等. 自融雪材料制备及其融雪效果评价[J]. 公路， 2015， 7 （7）： 269-274.

[11]公路沥青路面施工技术规范： JTG_F40-2017[S]. 北京：交通出版社， 2017.

[12]曹芯芯.高性能改性沥青降温剂应用研究[D].重庆交通大学，2013.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。