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我国幅员辽阔,大部分地区为季冻性地区,为了降低冰雪对道路运输的影响,通常采用撒布除冰盐的方式进行除冰化雪,以确保道路安全,减少交通事故的发生,但除冰盐的使用会对道路、环境、以及周边设施产生严重的破坏。
本文采用市场上常用的氯化钠、氯化钙以及醋酸钠三种除冰盐作为侵蚀材料,同时用基质沥青、SBS改性沥青以及橡胶改性沥青作为侵蚀对象,采用宏观和微观结合的实验手段,先后研究了三种盐在不同状态下融冰性能以及三种盐对沥青、集料以及和沥青混合料的影响。
1)三种除冰盐在不同状态以及不同温度下除冰化雪能力不同,在固体状态下短时融冰效果最明显的是氯化钙,氯化钠和醋酸钠次之,但从最终融冰效果来看,除冰效果最好的是醋酸钠,氯化钙和氯化钠次之;溶液状态下,当外部环境温度在-5℃时,融冰效果最好的是氯化钠溶液,氯化钙和醋酸钠次之,当外部环境温度较低在-15℃时,融冰效果最好的是醋酸钠溶液,氯化钙和氯化钠次之。
2)采用低温恒温浸泡的侵蚀方法,通过三大指标、DSR、BBR以及荧光显微镜和接触角试验对三种盐侵蚀过的三种沥青进行对比分析,结果表明,经过三种盐侵蚀过后,三种沥青的低温性能和感温性能均呈现下降趋势,高温性能产生不同的变化,其中基质沥青和橡胶改性沥青呈现上升趋势,SBS改性沥青在侵蚀的前期呈现上升趋势,随着侵蚀时间的增加,其高温性能下降,按影响程度排序依次为醋酸钠、氯化钠、氯化钙,三种沥青的三大指标性能变化由小到大为:橡胶改性沥青、SBS改性沥青、基质沥青。流变性能中,三种沥青的抗车辙因子均呈现增大趋势,低温弯曲蠕变性能呈现降低趋势,三种盐溶液对改性沥青影响能力由大到小排序为:醋酸钠、氯化钠、氯化钙,三种沥青指标变化由小到大排序为:橡胶改性沥青、SBS改性沥青、基质沥青。微观实验表明经过三种盐溶液作用后,SBS改性剂分布形态发生了变化,橡胶改性沥青未发生明显变化;经过盐分侵蚀后,水会更加容易进入沥青内部,沥青的亲水性增强,使沥青水损坏加剧,其中醋酸钠溶液的影响最强,氯化钠溶液和氯化钙溶液次之。
3)对干湿循环浸泡后的玄武岩粗集料进行了洛杉矶磨耗值和压碎值试验,同时采用低温恒温浸泡的方法进行了集料粘附性试验,实验结果表明除冰盐溶液对集料的力学性能以及沥青—粗集料黏附性产生了较大影响。经过除冰盐溶液干湿浸泡循环后,玄武岩粗集料的磨耗值和压碎值都产生不同程度的增大,并且其增大程度与浸泡时间和干湿循环次数成正比;经过盐溶液侵蚀后,沥青—粗集料粘附性能产生不同程度的降低,其中SBS改性沥青受影响最大,基质沥青次之,橡胶改性沥青受影响相对最小。三种盐溶液中醋酸钠溶液对沥青—粗集料粘附性影响最大,其次是氯化钠溶液和氯化钙溶液。
4)采用干湿循环浸泡的方法进行了沥青混合料的水稳、低温和高温试验,实验结果表明,三种沥青的沥青混合料的冻融劈裂强度比、抗弯拉应变、抗弯拉强度以及动稳定度均产生了不同程度的衰减,从盐溶液对沥青混合料影响程度由大到小的排序为:醋酸钠、氯化钠、氯化钙。三种沥青的沥青混合料相关性能变化由大到小排序为:基质沥青、SBS改性沥青、橡胶改性沥青。
综上所述,无论对于改性沥青还是基质沥青,除冰盐溶液均会对其及相关混合料的性能产生影响,因此,通过研究除冰盐对改性沥青性能的相关影响以及影响机理,可以为我国北方季冻性地区的路面材料选用以及相关除冰盐的选用提供一定的理论依据,从而提高路面使用寿面,延长道路使用年限。
本文采用市场上常用的氯化钠、氯化钙以及醋酸钠三种除冰盐作为侵蚀材料,同时用基质沥青、SBS改性沥青以及橡胶改性沥青作为侵蚀对象,采用宏观和微观结合的实验手段,先后研究了三种盐在不同状态下融冰性能以及三种盐对沥青、集料以及和沥青混合料的影响。
1)三种除冰盐在不同状态以及不同温度下除冰化雪能力不同,在固体状态下短时融冰效果最明显的是氯化钙,氯化钠和醋酸钠次之,但从最终融冰效果来看,除冰效果最好的是醋酸钠,氯化钙和氯化钠次之;溶液状态下,当外部环境温度在-5℃时,融冰效果最好的是氯化钠溶液,氯化钙和醋酸钠次之,当外部环境温度较低在-15℃时,融冰效果最好的是醋酸钠溶液,氯化钙和氯化钠次之。
2)采用低温恒温浸泡的侵蚀方法,通过三大指标、DSR、BBR以及荧光显微镜和接触角试验对三种盐侵蚀过的三种沥青进行对比分析,结果表明,经过三种盐侵蚀过后,三种沥青的低温性能和感温性能均呈现下降趋势,高温性能产生不同的变化,其中基质沥青和橡胶改性沥青呈现上升趋势,SBS改性沥青在侵蚀的前期呈现上升趋势,随着侵蚀时间的增加,其高温性能下降,按影响程度排序依次为醋酸钠、氯化钠、氯化钙,三种沥青的三大指标性能变化由小到大为:橡胶改性沥青、SBS改性沥青、基质沥青。流变性能中,三种沥青的抗车辙因子均呈现增大趋势,低温弯曲蠕变性能呈现降低趋势,三种盐溶液对改性沥青影响能力由大到小排序为:醋酸钠、氯化钠、氯化钙,三种沥青指标变化由小到大排序为:橡胶改性沥青、SBS改性沥青、基质沥青。微观实验表明经过三种盐溶液作用后,SBS改性剂分布形态发生了变化,橡胶改性沥青未发生明显变化;经过盐分侵蚀后,水会更加容易进入沥青内部,沥青的亲水性增强,使沥青水损坏加剧,其中醋酸钠溶液的影响最强,氯化钠溶液和氯化钙溶液次之。
3)对干湿循环浸泡后的玄武岩粗集料进行了洛杉矶磨耗值和压碎值试验,同时采用低温恒温浸泡的方法进行了集料粘附性试验,实验结果表明除冰盐溶液对集料的力学性能以及沥青—粗集料黏附性产生了较大影响。经过除冰盐溶液干湿浸泡循环后,玄武岩粗集料的磨耗值和压碎值都产生不同程度的增大,并且其增大程度与浸泡时间和干湿循环次数成正比;经过盐溶液侵蚀后,沥青—粗集料粘附性能产生不同程度的降低,其中SBS改性沥青受影响最大,基质沥青次之,橡胶改性沥青受影响相对最小。三种盐溶液中醋酸钠溶液对沥青—粗集料粘附性影响最大,其次是氯化钠溶液和氯化钙溶液。
4)采用干湿循环浸泡的方法进行了沥青混合料的水稳、低温和高温试验,实验结果表明,三种沥青的沥青混合料的冻融劈裂强度比、抗弯拉应变、抗弯拉强度以及动稳定度均产生了不同程度的衰减,从盐溶液对沥青混合料影响程度由大到小的排序为:醋酸钠、氯化钠、氯化钙。三种沥青的沥青混合料相关性能变化由大到小排序为:基质沥青、SBS改性沥青、橡胶改性沥青。
综上所述,无论对于改性沥青还是基质沥青,除冰盐溶液均会对其及相关混合料的性能产生影响,因此,通过研究除冰盐对改性沥青性能的相关影响以及影响机理,可以为我国北方季冻性地区的路面材料选用以及相关除冰盐的选用提供一定的理论依据,从而提高路面使用寿面,延长道路使用年限。