冰点填料对沥青混合料的影响研究

杨 嘉董 越

（1.重庆沪渝高速公路有限公司，重庆 401147；2.重庆渝黔高速公路有限公司，重庆 401147；3.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 400067）

0 引言

主动除冰雪技术近年来得到各国交通和科研部门的关注[1]，不断出现新的主动除冰雪技术与思路。其中，低冰点抗凝冰[2]沥青路面技术作为一种绿色环保的主动除冰雪技术，受到众多交通研究人员的关注。低冰点抗凝冰沥青路面利用乌拉尔溶液定律达到降低溶剂凝固点的目的[3]。通过在沥青混合料中添加低冰点填料，形成具有抗凝冰功能的路面，在车轮荷载、毛细压力和渗透压力的作用下，其有效成分抗凝冰盐逐渐从混合料空隙析出至路表，通过降低冰水混合相的饱和蒸气压，从而降低其溶剂即水的凝固点，达到抑制路表凝冰的目的。

作为替代沥青混合料中矿粉填料的低冰点填料，其技术性质及掺量对混合料将产生较大影响[4]。由于吸湿作用，低冰点填料中有效成分析出也会对沥青胶浆造成一定影响[5-6]。本文选用自主研发的一款低冰点填料，通过测试对比掺加低冰点填料沥青混合料和普通矿粉填料沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能及水稳定性能，分析低冰点填料对沥青混合料路用性能的影响。

1 试验部分

1.1 原材料

本文研究所用沥青为SBS改性沥青，其技术指标如表1所示。

表1 SBS改性沥青技术指标

粗集料与细集料的各项技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F 40-2004）对高速公路沥青混合料用集料的质量要求。本文所用自主研发低冰点填料与普通矿粉填料的基本技术指标如表2所示。通过比对可知，自主研发的低冰点填料与普通矿粉填料技术指标相近，皆符合规范要求。

表2 填料技术指标

1.2 配合比设计

由于低冰点填料多用于北方沥青面层，因此，本试验混合料的级配组成采用AC-16类型。根据马歇尔试验，确定最佳油石比为5.1%，级配如表3所示。

表3 混合料AC-16试验设计级配

1.3 试验方法

相同油石比、矿料级配及拌和条件下，分别成型低冰点填料沥青混合料和普通矿粉填料沥青混合料。按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）要求进行高温稳定性能、低温抗裂性能及水稳定性的相关试验测试。

2 试验结果分析

2.1 高温稳定性能

车辙是沥青路面主要的破坏形式，采用高温车辙试验对混合料的高温性能进行评价。试验温度为60℃，试验轮压为0.7MPa，试验结果如表4所示。

表4 沥青混合料高温车辙试验结果

由表4可以看出，用低冰点填料替换普通矿粉填料的沥青混合料满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对混合料的高温稳定性能的规定，且高温性能提升约10.5%。

2.2 低温抗裂性能

沥青路面另一个主要破坏形式为低温开裂，采用低温弯曲破坏试验对混合料的低温性能进行评价。试验温度为-10℃，加载速率为50mm/min，跨径为200mm±0.5mm，试验结果如表5所示。

由表5可以看出，低冰点填料沥青混合料低温弯曲破坏应变为2648.69με，满足规范要求。低冰点填料沥青混合料与普通矿粉填料沥青混合料相比，低温抗裂性能略有提升，约4.4%，总体来说相差不大。

表5 沥青混合料低温小梁弯曲试验结果

2.3 水稳定性能

水损害也是一种沥青路面常见的破坏形式。对于评价沥青混合料的水稳性，常见的有浸水马歇尔试验、煮沸试验、冻融劈裂试验、浸水车辙试验。本文采用浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验评价低冰点填料沥青混合料的水稳性，试验结果分别如表6和表7所示。

表6 沥青混合料残留马歇尔试验结果

表7 沥青混合料冻融劈裂试验结果

从表6可以看出，低冰点填料沥青混合料残留稳定度为85.6%，满足规范要求。通过对比可知，低冰点填料沥青混合料马歇尔残留稳定度比普通矿粉填料沥青混合料下降1.7%。初步分析原因为，低冰点填料是由载体、有效成分与其他功能成分组成，浸水后低冰点填料中有效成分部分析出，形成微小空腔使其混合料马歇尔残留稳定度降低。从表7可以看出，低冰点填料沥青混合料冻融劈裂强度比为88.0%，满足规范要求。通过对比可知，低冰点填料沥青混合料冻融劈裂强度比比普通矿粉填料沥青混合料提高2.1%。分析两种试验条件可得，浸水马歇尔试验条件模拟夏季雨季温度较高时，低冰点填料沥青混合料的水稳定性略低于普通矿粉沥青混合料；冻融劈裂试验条件模拟冬季冰雪季节温度较低反复冻融时，低冰点填料沥青混合料水稳定性优于普通矿粉沥青混合料。

3 结束语

通过对低冰点填料沥青混合料的路用性能进行对比测试试验，结果表明，低冰点填料能够代替普通矿粉填料。低冰点填料沥青混合料动稳定度为4257次/mm，低温弯曲破坏应变为2648.69με，残留稳定度为85.6%，冻融劈裂强度比为88.0%。高温稳定性能较普通矿粉填料沥青混合料提升约10.5%，低温抗裂性能提升约4.4%，残留稳定度下降1.7%，冻融劈裂强度比提升2.1%。可初步判断夏季雨季低冰点填料沥青混合料水稳定性较普通矿粉沥青混合料稍弱，冬季冰雪天气低冰点填料沥青混合料水稳定性略强。