沿海地區(qū)鹽度對瀝青路面抗永久變形性能的影響

趙青，趙軍

(安陽工學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，河南 安陽 455000)

?

沿海地區(qū)鹽度對瀝青路面抗永久變形性能的影響

趙青，趙軍

(安陽工學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，河南 安陽 455000)

通過室內(nèi)試驗(yàn)對實(shí)際路面環(huán)境下的鹽分條件進(jìn)行模擬，對SAC-20以及SAC-13瀝青混合料在受到鹽分影響后的抗永久變形能力進(jìn)行試驗(yàn)研究.結(jié)果表明，試件的空隙率大小直接影響到了試件抵抗鹽分的能力，空隙率越大，其越容易受到鹽分的影響，鹽分條件對混合料的抗永久變形性能影響不大.在鹽水浸泡的過程中，水分因素使得混合料的高溫抗永久變形能力有顯著地降低.

鹽度；瀝青；抗永久變形；道路工程

0 引言

沿海地帶屬溫暖帶南緣濕潤季風(fēng)氣候，處于溫暖帶和北亞熱帶的過渡地帶，具有海洋性氣候和大陸性氣候雙重特點(diǎn)，空氣濕度大，瀝青路面受到鹽分的影響較為顯著[1-3]，首先，過去的研究表明，鹽水比純凈水更容易滲入瀝青材料；其次，沿海地區(qū)常易于受到海霧天氣影響，易溶于水的氯離子鹽類隨著水蒸氣易于滲透到瀝青材料中去；再者，臨海地區(qū)的土多為鹽漬土，鹽漬土中的鹽分隨水分遷移到瀝青路面，形成溶液通過混合料的空隙進(jìn)入材料內(nèi)部[4-5].這些通過不同途徑進(jìn)入瀝青混合料的海水鹽分經(jīng)過長期積累， 將會給道路瀝青材料造成諸如侵蝕破壞、膨脹擠壓破壞、晶體脫水疏松破壞等[6-9].

本文通過室內(nèi)試驗(yàn)對實(shí)際路面環(huán)境下的鹽分條件進(jìn)行模擬，對70#道路石油瀝青SAC-20以及SAC-13混合料在受到鹽分影響后的高溫抗車轍性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，以分析得到鹽分對瀝青混合料高溫抗車轍性能所產(chǎn)生的影響.

1 材料與研究方法

1.1 試驗(yàn)材料

本文采用的瀝青為70#道路石油瀝青，其針入度為8 mm, 軟化點(diǎn)為60℃，延度>100 cm, 針入度指數(shù)PI為0.68.各種級配瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表1所示.

表1 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

目前，混合料中的鹽分有如下三種摻入方式：①在先將鹽分作用在瀝青膠結(jié)料上，再將該膠結(jié)料用于混合料的拌合；②在混合料拌合時將一定質(zhì)量的鹽分以外摻劑的形式加入到混合料中去；③將制作好的混合料試件置于一定濃度的鹽水中浸泡[10-11].

在上述三種方案中，第一種方案僅反映鹽分對膠結(jié)料性能的影響；第二種方案比較容易控制混合料中鹽分的含量，但其與實(shí)際情況不相符；而第三種方案是與實(shí)際路面所處的沿海地區(qū)含鹽高濕氣候環(huán)境相符的[12]，但其鹽水浸泡的試驗(yàn)影響因子如浸泡時間、鹽分濃度等還需要進(jìn)一步確定.因此，為了模擬沿海地區(qū)含鹽氣候?qū)r青混合料的影響，首先對江蘇省沿海地區(qū)典型路面病害處進(jìn)行取芯，通過水溶法計算鹽分含量，將不同路段、不同使用年限、不同混合料類型的鹽分含量進(jìn)行匯總結(jié)果如表2～表4所示.

表2 不同使用年數(shù)路面含鹽量

表3 不同混合料類型瀝青路面含鹽量

表4 不同與海岸距離瀝青路面含鹽量

1.2 試驗(yàn)方法參數(shù)的確定

試驗(yàn)選擇了道路石油瀝青SAC-20以及SAC-13兩個芯樣，芯樣的空隙率分別為5.1%、4.5%.為了規(guī)避鹽水浸泡過程中水分因素的影響，先將該組兩個試件在純水中進(jìn)行了浸泡，并分別在1 h、3 h、24 h、2天、3天的時間內(nèi)進(jìn)行了試件表干質(zhì)量的測試，試驗(yàn)結(jié)果如表5、6所示.

表5 純水浸泡下芯樣表干質(zhì)量變化情況表(SAC-20)

表6 純水浸泡下芯樣表干質(zhì)量變化情況表(SAC-13)

由表5、表6中數(shù)據(jù)可知，隨著浸泡時間的增加，兩個芯樣的表干質(zhì)量幾乎沒有發(fā)生變化，其質(zhì)量增加比例最大僅為0.08%.因此，在鹽水浸泡的過程中，隨著浸泡時間的增加，混合料表干質(zhì)量的增加即可以視作混合料中鹽分含量的增加.

采用上述兩個芯樣在3%鹽分濃度的鹽水中進(jìn)行浸泡，并分別記錄每天的試件表干質(zhì)量增加情況，用以評價鹽分的滲入量.具體質(zhì)量增加情況如表7、表8所示.

由調(diào)研數(shù)據(jù)表2～表4可知，道路石油瀝青SAC-13在距海3 km使用3年的情況下，混合料中鹽分含量為0.36%.由表5、表6中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，SAC-20芯樣在3%鹽分濃度中浸泡7天的情況下試件中含鹽量達(dá)到了0.32%，SAC-13芯樣在3%鹽分濃度中浸泡15天的情況下試件中含鹽量達(dá)到了0.41%，與路面實(shí)際情況相符.因此以3%的鹽分濃度浸泡15天為基準(zhǔn)，確定混合料室內(nèi)鹽水浸泡方案如下：

(1)15天的影響時間條件下，鹽分濃度選擇為0%、1%、3%以及5%四種，以研究鹽分對混合料高溫性能的影響；

(2)3%鹽分濃度下，浸泡1、7、15及30天，以研究鹽分影響時間對混合料高溫性能的影響.

表7 室內(nèi)鹽分模擬條件選擇的確定試驗(yàn)(3%鹽分濃度、SAC-20)

表8 室內(nèi)鹽分模擬條件選擇的確定試驗(yàn)(3%鹽分濃度、SAC-13)

2 鹽分對瀝青混合料高溫性能影響研究

車轍試驗(yàn)可以很好的評價混合料在高溫季節(jié)的高溫穩(wěn)定性能.試驗(yàn)得到的車轍動穩(wěn)定度值越大，車轍深度越小，表明混合料的高溫穩(wěn)定性能越好[13-15].在浸泡時間統(tǒng)一為15天的情況下，對成型的車轍板試件進(jìn)行了鹽分含量分別為0%、1%、3%以及5%下的鹽水浸泡試驗(yàn).浸泡過程中，對車轍試件不進(jìn)行脫模處理，進(jìn)而減少了對車轍試驗(yàn)結(jié)果的干擾，并且其鹽分的影響方式也與實(shí)際的路面情況較為符合.車轍試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示.

從圖1中數(shù)據(jù)可以看到，經(jīng)過不同濃度的鹽水浸泡后，混合料試件的動穩(wěn)定度值均出現(xiàn)了不同程度的下降.由圖示數(shù)據(jù)可以看到，水的浸泡對混合料的高溫性能產(chǎn)生了較為顯著的影響，而不同的鹽分濃度浸泡下，混合料的車轍動穩(wěn)定度值幾乎沒有變化.可見，鹽分條件對混合料的高溫抗車轍性能并沒有產(chǎn)生不利的影響.

圖1 不同鹽分濃度浸泡15天時混合料的車轍動穩(wěn)定度值

但由于實(shí)際情況下，鹽分條件基本都是以水溶液的方式存在的.因此，針對3%的鹽分濃度條件下，分別浸泡1、7、15以及30天，在四種影響時間作用下對混合料的高溫動穩(wěn)定度值進(jìn)行車轍試驗(yàn)測試，結(jié)果如圖2所示.

由圖2中數(shù)據(jù)可以看到，隨著浸泡時間的增加，混合料的高溫動穩(wěn)定度值有明顯的降低.相比較而言，SAC-13的高溫動穩(wěn)定度值下降幅度更大，分析原因?yàn)镾AC-13的試件設(shè)計空隙率較大，因此其受到的鹽水侵蝕影響更大.

圖2 3%鹽分濃度不同影響時間下車轍動穩(wěn)定度值試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

本文通過室內(nèi)模擬實(shí)際環(huán)境中的鹽分條件，對混合料的高溫抗車轍性能的影響進(jìn)行了的研究，通過室內(nèi)試驗(yàn)可以得到結(jié)論如下：

(1)通過室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)相對比的方式找出了合理的室內(nèi)模擬鹽分對瀝青混合料影響的方法，即以3%的鹽分濃度浸泡15天為基準(zhǔn)，確定混合料室內(nèi)鹽水浸泡方案；

(2)水的浸泡對混合料的高溫性能產(chǎn)生了較為顯著的影響，而不同的鹽分濃度浸泡下，混合料的車轍動穩(wěn)定度值幾乎沒有變化.鹽分條件對混合料的高溫抗車轍性能并沒有產(chǎn)生不利的影響；

(3)隨著浸泡時間的增加，混合料的高溫動穩(wěn)定度值有明顯的降低.相對于SAC-20而言，SAC-13的高溫動穩(wěn)定度值下降幅度更大，分析原因?yàn)镾AC-13的試件設(shè)計空隙率較大，因此其受到的鹽水侵蝕影響更大；

(4)試件的空隙率大小直接影響到了試件抵抗鹽分的能力，空隙率越大，其越容易受到鹽分的影響.

[1]嚴(yán)伊莎. 鹽分對瀝青及瀝青混合料路用性能影響的分析研究[D].西安：長安大學(xué),2007.

[2]龐輝. 瀝青混凝土低溫性能試驗(yàn)系統(tǒng)開發(fā)及瀝青混凝土低溫性能研究[D]. 西安：西安理工大學(xué),2006.

[3]尹明干,唐海峰.模擬海水侵蝕下瀝青混凝土低溫性能試驗(yàn)研究[J].中外公路,2014(4):311-314.

[4]張林.溫度和濕度影響下的瀝青混合料疲勞性能分析[J].交通建設(shè)與管理,2014,14:178-180.

[5]尹明干,宋大成,鐘棟青.鹽度、濕度影響下橡膠粉瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度影響分析[J].公路工程,2014(3):158-160+195.

[6]吳澤媚.氯鹽融雪劑對瀝青混合料低溫抗裂性的影響[J].公路工程,2012,37(4) : 26-28.

[7]張倩,李艷麗,賈曉軍.酸雨對瀝青混合料侵蝕作用的試驗(yàn)?zāi)M[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005(1):86-89.

[8]肖慶一,胡海學(xué),王麗娟,等.基于表面能理論的除冰鹽侵蝕瀝青礦料界面機(jī)理研究[J]. 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012(4):64-68.

[9]朱洪洲,黃曉明.瀝青混合料高溫穩(wěn)定性影響因素分析[J].公路交通科技,2004(4):1-3,8.

[10]劉紅瑛,林立,任偉,張濤.瀝青混合料高溫車轍評價指標(biāo)的研究[J].石油瀝青,2003(4):56-59.

[11]鄭向雷. 瀝青混合料高溫特性研究[D].西安：長安大學(xué),2006.

[12]胡力群,彌海晨,耿超.高標(biāo)號瀝青的混合料抗車轍能力研究[J].中外公路,2005(4):160-162.

[13]張方方.瀝青混合料抗車轍性能研究[D].西安：長安大學(xué),2004.

[14]張軍艷.硫酸鹽漬土水鹽熱力四場耦合效應(yīng)的試驗(yàn)及理論研究[D].西安：長安大學(xué),2006.

[15]王軍,白艷君.鹽化物瀝青混合料抗凍融循環(huán)性能及灰色預(yù)測[J].中外公路,2012(5):249-252.

Influence of Coastal Area Salinity on Road Surface Resistance to Permanent Deformation Performance

ZHAO Qing， ZHAO Jun

(School of Civil And Architectural Engineering, Anyang Institute of Technology, Anyang 455000, China)

Through salt soaking tests in the actual pavement condition of indoor, the rutting resistance experiments in high temperature were conducted by using 70# SAC-20 and SAC-13 mixtures. The test results indicated that salt soaking did not affect high temperature stability of the asphalt mixtures, and water factor make high temperature stability of the asphalt mixtures significantly lower in the salinity conditions. The specimen void fraction size affects its ability of salt resistance, and the greater void ratio results in the lower saltresistance.

salinity;asphalt;resistance to permanent deformation;road engineering

1673- 9590(2016)02- 0069- 04

2015- 08-10

趙青(1977-)，女，講師，碩士，從事路面結(jié)構(gòu)與材料的研究E- mail:ycitdhb@126.com .

A