Ｒ（）Ａ１） ＩＮＧ 道 路 工 程 抗凝冰超薄磨耗层沥青 混合料的应用研究 熊健，范磊，刘先淼 ５１０６６３） （广州新粤交通技术有限公司，广州 广东摘要：文章通过在超薄磨耗层沥青混合料里添加盐化物类抗凝冰剂，使沥青路面在 冬季能主动抑制结冰保证行车安全，同时发挥超薄磨耗层的路用特点，提高雨雪天气 下路面的抗滑能力，并通过室内试验检测以及实体项目的抗凝冰效果观测，评述了该 抗凝冰超薄磨耗层混合料的性能。 关键词：抗凝冰沥青路面；抗凝冰剂；超薄磨耗层；抗滑性能 中图分类号：Ｕ４１ ６．２文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．１ ３２８２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｗｃｃｓｔ．２０１ ７．０８．００１ 文章编号：１ ６７３—４８７４（２０１ ７）０８—０００１—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ａｎｔｉｃｏａｇｕｌａｔｅｄ Ｕｌｔｒａ—ｔｈｉｎ Ｗｅａｒ Ｌａｙｅｒ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ ＸＩＯＮＧ Ｊｉａｎ。ＦＡＮ Ｌｅｉ，ＬＩＵ Ｘｉａｎ—ｍｉａｏ （Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｘｉｎｙｕｅ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，５１０６６３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｌｔｉｎｇ—ｏｕｔ ａｎｔｉｃｏａｇｕｌａｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｏｆ ｕｌｔｒａ—ｔｈｉｎ ｗｅａｒ ｌａｙｅｒ， 作者简介 熊健（１９８１－－），硕士 研究生，工程师，研究 ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｍａｄｅ ｔｈｅ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｔｏ ａｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎｈｉｂｉｔ ｔｈｅ ｆｒｅｅｚｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｗｉｎｔｅｒ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｔｒａｆ— ｉｔｃ ｓａｆｅｔｙ，ｗｈｉｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｕｌｔｒａ－ｔｈｉｎ ｗｅａｒ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ａｎｔｉ—ｓｋｉｄ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｒａｉｎ ａｎｄ ｓｎｏｗ ｗｅａｔｈｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｔ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｎｔｉｃｏ— ａｇｕｌａｎｔ ｕｌｔｒａ－ｔｈｉｎ ｗｅａｒ ｌａｙｅｒ ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎｄｏｏｒ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｔｉｃｏａｇｕｌａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ 方向：路面新材料与新 技术； ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ＝Ａｎｔｉｏａｇｕｌｃａｎｔ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ；Ａｎｔｉｏａｇｕｌｃａｎｔ；Ｕｌｔｒａ・－ｔｈｉｎ ｗｅａｒ ｌａｙｅｒ；Ａｎｔｉ－－ｓｋｉｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ 范磊（１９８７一），硕士 研究生，工程师，研究 方向：路面新材料与新 技术； 刘先淼（１９７１一），硕士 ０引言 路面积雪结冰影响道路表面抗滑性，妨碍道路畅通及行驶安全，在常用的除 冰方法中，直接撒布融雪剂对路线周边环境污染严重，且大量的融雪剂易引起结构 腐蚀、减少结构使用寿命；机械除雪易造成路面、桥面损伤、后期修复费用高。如何 研究生，教授级高级工 程师，研究方向：路面 新材料与新技术。 基金项目 广东省交通运输厅科 技项目“抗凝冰超薄磨 耗层的应用研究” （２Ｏ１１一Ｏ２～Ｏ２６） 让沥青路面具有主动抗冰的功能，且安全有效，目前行业内主要采用的是铺筑抗凝 冰沥青混合料路面的办法，大部分使用了密级配的混合类型，且厚度一般在４ ｃｍ 以上，由于抗凝冰剂大多价格昂贵，这也导致了此类路面的成本居高不下。ｌ１ ＪＬ 同 时，在冰雪天气下，路面本身的抗滑能力也是必须考虑的因素。因此，本文将抗凝 冰路面技术与超薄磨耗层路面技术相结合，针对性地设计了抗凝冰超薄磨耗层混 合料的级配，使路面兼具抑制结冰与抗滑表层的特点，且能降低造价。 ２０１７年第８期总第１２１期 １ 道路工程 １主要原材料 １．１抗凝冰剂 本研究中采用的抗凝冰剂ＭａｆｉＩｏｎ（ＭＦＬ）是一种 盐化物，根据相关研究资料，其中有效抑制结冰成分 为氯化钠，占５５％左右，其级配与矿粉较相似，呈粉 末状，在使用时，一般置换全部矿粉或水泥添加到沥 青混合料中，在短时间高温状态后（热拌沥青混合料 拌和摊铺碾压过程）依然保持其抑制结冰的功效。这 种材料的抑制结冰原理主要是材料与路表水接触后， 盐分缓慢持续析出，路表水变成盐水混合物，从而降 低路表水的冰点，防止结冰。［３ 主要技术指标见表１。 表１抗凝冰剂ＭＦＬ主要技术指标表 １．２超薄磨耗层主要材料 超薄磨耗层作为路面的表面层，厚度通常只有 １．５～２．５ ｃｍ，对材料的要求较高。对于集料而言，由 于该类型路面功能特点，集料必须坚硬耐磨，即压碎 值、磨光值不能仅限于规范要求，石料材质以辉绿岩、 玄武岩为宜。高品质的沥青材料是确保超薄磨耗层 质量的基础条件，且改性沥青与改性乳化沥青须具有 定的配伍性，因此，超薄磨耗层使用专用改性乳化 沥青及改性沥青，主要性能指标见表２～３。 表２抗凝冰超薄磨耗层专用改性沥青主要性能指标表 表３抗凝冰超薄磨耗层专用改性乳化沥青主要性能指标表 试验项目 技术要求检测结果 蒸馏固含量试验（％） ≥６５ ０ ６６．８ 蒸馏残针入度（２５℃，１００ ｇ，５ ｓ，０ １ ｍｍ）６０～１ ５０ ７１ 留物性能 试验 弹性 Ｉ￣（１０℃，％） ≥６０ ７６ ２ 西部交通 ｉ｝技 ０ 璐 ： ２抗凝冰超薄磨耗层级配及混合料性能 抗凝冰剂的添加量根据路面抑制结冰效果的不 同而变化，预估试验段路面实际最低温度约一５℃， 因此抗凝冰剂的添加量为矿料质量的８％左右。在 项目研究中，级配设计的依据主要是根据抗凝冰超薄 磨耗层沥青混合料的特点及使用需要，超薄磨耗层沥 青混合料中粗骨料含量较大，能够互相嵌挤，因此，这 类混合料的空隙率一般都较大，属于半开级配或开级 配。作为路面的表面层，路面需要有较好的抗滑性 能，路面构造深度一般都较大。超薄磨耗层摊铺厚度 般为２～３ ｃｍ，这就决定了混合料最大公称粒径一 般应＜１ ３．２ ｍｍ。考虑到抗凝冰超薄磨耗层的持续 抑制结冰作用，混合料空隙率不宜过大。通过对多种 级配的比选，最终确定级配如表４所示。在混合料试 验时，在保持级配不变的情况下，通过对比试验检验 加入抗凝冰剂后沥青混凝土的性能变化趋势，结果如 表５～６所示。 表４抗凝冰超薄磨耗层级配表 级配类型 堕 垦！！ １ ３．２ ９．５ ４．７５ ２ ３６ １，１８ ０．６ ０．３ ０ １ ５ ０ ０７５ 表５抗凝冰混合料马歇尔试验结果表 检测项目 加矿粉凳 根据以上的试验结果，加入抗凝冰剂后，混合料 的各项指标均有所降低，但是均能满足规范规定的沥 抗凝冰超薄磨耗层沥青混合料的应用研究／熊健，范磊，刘先淼 青混合料性能指标要求 。 设计该试验主要是考虑到抗凝冰剂的主要成分 为氯化钠，当混合料中抗凝冰剂向外扩散后会使周围 ３混合料抗凝冰效果室内评价 环境中的氯离子浓度升高，而溶液中氯离子浓度通过 化学滴定方法进行定量分析。将制作好的试件放置 抗凝冰沥青混合料能够起到抑冻的效果，其主要 于室外空气中，在与路面类似的环境中承受雨水、空 原因是沥青混合料中抗凝冰剂的存在，如何测量抗凝 气、阳光等的作用，根据需要检测的时间段放置，选择 冰沥青混合料中抗凝冰剂的析出情况是判断抗凝冰 １ ５ ｄ、３０ ｄ、４５ ｄ、６０ ｄ、７５ ｄ、９０ ｄ、１ ０５ ｄ、１ ２０ ｄ等不同 沥青混合料是否能够起到抑冻效果的关键。 的间隔时间来观察ＣＩ一析出情况，见表７。 表７抗凝冰超薄磨耗层ｃｒ析出试验结果表 由实验结果可以看出，在长期使用后，抗凝冰沥 ５结语 青路面依然能够发挥其作用，Ｃｌ一析出的数量略小于 短期试验的结果，如果要对抗凝冰沥青路面数年内的 本文将抗凝冰技术运用到超薄磨耗层路面中，通 ＣＩ一析出的数量进行检测，则需要相应增加试验的 过抗凝冰剂的添加以及合理的级配设计，形成一种抗 时间。 凝冰超薄磨耗层沥青路面。 （１）一方面使沥青路面在冬季能主动抑制结冰， ４试验路施工及效果观测 保证行车安全，同时有较好的抑制结冰效果。 （２）另一方面发挥超薄磨耗层的路用特点，提高 为验证抗凝冰超薄磨耗层的路用效果，在室内对 雨雪天气下路面的抗滑能力，同时也能有效排水及保 抗凝冰超薄磨耗层沥青混合料进行了盐分析出及冰 护下承层。 冻条件下混合料表面摩擦系数等指标的测试。在此 （３）由于超薄磨耗层的厚度不到传统沥青上面层 基础上，２０１２年在京珠高速粤境北段Ｋ１８７７处铺筑 的一半，通过降低层厚的方法来减少抗凝冰剂的用 试验路来进行验证。混合料级配设计参照表４，混合 量，同时也减少了普通密级配抗凝冰沥青混凝土结构 料的生产、运输按规范要求，摊铺使用同步摊铺设备， 中的下部难以析出部分的浪费，从而降低了工程的 抗凝冰超薄磨耗层摊铺厚度为２．５ ｃｍ。路面施工完 成本。 成后，通过现场检测，路用性能指标如摩擦系数、构造 （４）根据混合料性能的检测，这种混合料性能满足 深度等符合超薄磨耗层的技术特点，路面其他检测指 现行规范要求。通过对试验段的观测，抗凝冰超薄磨 耗层路面在冰雪天气下具有主动抑制结冰的功能。 标均满足规范要求。 ２０１ ４年２月，对冰雪天气下抗凝冰超薄磨耗层 的抑制结冰效果进行了观测，在该时间段内，试验段 参考文献 最低气温可达到～４℃，道路周边范围均有结冰。据 ［１］张洪伟，陈伦坤，等．抗冻结沥青混凝土路面国内外研究 观测结果，试验段抗凝冰超薄磨耗层路面表面有明显 现状与进展Ｉ－Ｊ］。公路，２Ｏｌ１（１）：１ ３５～１３９． １－２３徐占强。盐化物沥青混合料组成设计及路面实体研究 的水迹，此时测得路面摩擦系数与雨天基本一致，说 ＥＪ］．交通科技，２Ｏｌ ３（３）：１ ３９—１ ４１． 明在低温情况下，水未能结冰，相比已撒盐的路段，达 ［３Ｊ张洪伟，潘文君，等．盐化物融冰雪沥青混合料室内试验 到了相同的效果，路面通行并未受到冰雪天气影响。 研究Ｉ－Ｊ］．中外公路，２００９（２）：２２０—２２２． 从试验段的观测结果可知，抗凝冰超薄磨耗层对冰雪 ［４］ＪＴＧ Ｆ４０—２００４，公路沥青路面施工技术规范［ｓ］． 天气下的路面有主动抑制结冰的功能，和普通撤盐除 冰方式的效果相同。 收稿日期：２０１ ７一。３—０１ ２０１７年第８期总第１２１期 ３