自融雪瀝青路面抗凝冰劑的設(shè)計與施工探討

鄧威

摘要：在高海拔寒冷地區(qū)路面降雪或結(jié)冰后撒布融雪劑和除冰鹽的方式除冰效率低下，除冰效果并不理想，而抗凝冰劑材料能夠主動抑制路面結(jié)冰，自融雪效果十分理想。文章以$221線塔城一額敏公路大中修公路工程項目自融雪瀝青路面試驗段為例，介紹了自融雪瀝青路面抗凝冰劑設(shè)計與制備方案，并通過路用性能檢測，評述了其抗凝冰效果。

關(guān)鍵詞：自融雪;瀝青路面;抗凝冰劑;路用性能;施工

中圖分類號：U416.03 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.0034

文章編號：1673—4874（2020）11—00127-02

0引言

對于高海拔寒冷地區(qū)，在路面降雪或結(jié)冰后撒布融雪劑和除冰鹽的方式除冰效率低下，除冰效果并不理想，且融雪劑含有工業(yè)鹽成分，污染環(huán)境，腐蝕橋梁，除冰鹽很容易被行駛車輛帶走，很難起到預(yù)想的除冰效果?？鼓鶆┎牧夏軌蛑鲃右种坡访娼Y(jié)冰，對路面工程無腐蝕性破壞，對植被土壤也無污染，施工簡便，避免了冬季融雪巨額資金的投入，自融雪效果十分理想。本文以s221線塔城一額敏公路大中修公路工程項目自融雪瀝青路面試驗段為例，進(jìn)行了自融雪瀝青路面抗凝冰劑設(shè)計、制備，抗凝冰效果檢驗以及施工的探討。

1工程概況

s221線塔城一額敏公路大中修工程在新疆塔城市境內(nèi)，該合同段全長11km，其中自融雪瀝青路面試驗段設(shè)置在K24+000～K24+500處，設(shè)計行車速度為80km/h，寬11m，路面基層至面層順次為厚15cm天然砂礫底基層、厚32cm的水泥穩(wěn)定土基層、10cm瀝青混凝土面層。s221線塔城一額敏公路大中修公路工程項目地處寒溫帶大陸性氣候，呈現(xiàn)典型的山區(qū)氣候特征，年內(nèi)最低溫度為-23℃，年平均降水量為350mm。施工區(qū)域內(nèi)水系發(fā)達(dá)，地表徑流豐富，土壤具有較強(qiáng)的自然蓄水能力，工程沿線地表水和地下水不具有對混凝土的腐蝕性。

2自融雪瀝青路面抗凝冰劑設(shè)計

2.1抗凝冰材料制備

自融雪瀝青路面抗凝冰材料主要由抗凝冰劑、改性乳化瀝青、有機(jī)硅溶液等原料構(gòu)成，抗凝冰劑按比例與有機(jī)硅溶液和改性乳化瀝青緩和，從而形成瀝青路面自融雪抗凝冰材料，并通過抗凝冰劑固含量和無機(jī)鹽添加比的調(diào)整達(dá)到最穩(wěn)定抗凝冰效果?？鼓牧系闹苽涫腔谌榛癁r青生產(chǎn)的機(jī)理，通過乳化劑、無機(jī)鹽、抗凝冰劑等的添加使乳化瀝青發(fā)生乳化一改性一融合等系列反應(yīng)，再用保護(hù)膠處理的新型路面噴灑抗凝冰材料。

根據(jù)抗凝冰劑材料穩(wěn)定性機(jī)理，其穩(wěn)定性能主要受顆粒吸附乳化劑量、分散液黏度、材料顆粒與分散液密度差等因素的影響?？鼓鶆┎牧现苽溥^程中乳化劑摻加量相對固定，所以影響其穩(wěn)定性的主要是分散液黏度、材料顆粒與分散液的密度差。而分散液黏度和材料顆粒分散液密度差又取決于抗凝冰劑固含量。抗凝冰劑的加入使得乳化劑多維度包裹的結(jié)構(gòu)遭到破壞，降低材料顆粒靜向斥力，最終降低抗凝冰材料的存儲穩(wěn)定性能。為此，必須解決抗凝冰材料的存儲穩(wěn)定性問題。

為了確?？鼓牧铣阅?，選取蜀（抗凝冰劑固含量：無機(jī)鹽：水=0.5：0.1：0.1）、x2（抗凝冰劑：無機(jī)鹽：水=0.6：0.1：0.1）、x3（抗凝冰劑固含量：無機(jī)鹽：水=0.55：O.15：O.1）、X4（抗凝冰劑固含量：無機(jī)鹽：水=0.4：0.2：0.1）四種抗凝冰劑，并對其冰點值分別進(jìn)行試驗，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，在質(zhì)量百分比濃度≤12%時，x2、x3抗凝冰劑降低冰點的程度非常接近且最優(yōu)，蜀次之，X4最差;當(dāng)質(zhì)量百分比濃度在12%～18%時，x2抗凝冰劑降低冰點值下降較快。試驗結(jié)果還表明，1mm水層抗凝冰材料表層中析出抗凝冰劑濃度均不足14%，所以本工程應(yīng)當(dāng)在14%以內(nèi)濃度冰點值[。內(nèi)結(jié)合價格進(jìn)行抗凝冰劑的選用。綜合考慮道路工程實際，選擇x2型抗凝冰劑。

2.2抗凝冰效果檢驗

2.2.1氣味和細(xì)度檢驗

抗凝冰劑氣味的檢驗一般采用嗅辨方法，無明顯刺激性氣味即達(dá)到設(shè)計要求。細(xì)度的檢驗則選用O.075mm過孔篩，按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程））（JTGE 30—2017）所規(guī)定的負(fù)壓篩法進(jìn)行檢驗?？鼓鶆┨间摳g率按照《融雪劑》（C8/T23851—2017）的要求檢測，最終檢測結(jié)果為0.16mm/a，符合GB/T 23851規(guī)范要求。

2.2.2冰點檢驗

所需試驗儀器為最低溫度-40℃，溫控精確度達(dá)0.5℃的低溫試驗箱;溫度測量范圍為-40℃～20℃，溫控精確度達(dá)O.1℃的顯示數(shù)值溫度計。

為進(jìn)行抗凝冰材料效果的檢驗與對比，將抗凝冰材料和未摻加抗凝冰劑的乳化瀝青分別涂布在塑料盒底層，充分干燥后噴灑3mm冷水層在試驗材料表面，并置于-40℃低溫試驗?zāi)鋬?nèi)凍放，待試驗材料溫度降A(chǔ)0℃時開始記錄材料溫度的變化，每隔20min記錄一次;隨著溫度降至-5℃，每隔5min記錄一次，直至試驗材料表面水膜結(jié)冰后觀察試驗材料的抗凝冰效果，此時表面結(jié)冰點溫度即為冰點溫度?？鼓牧显?40℃低溫試驗?zāi)鋬?nèi)凍放后表層僅產(chǎn)生一層懸浮冰，冰層薄而松散，很容易劃破，材料并沒有完全凍結(jié)，抗凝冰效果顯著，而未摻加抗凝冰劑的乳化瀝青則完全凍結(jié)，無抗凝冰效果（如圖1所示）。

3自融雪瀝青路面抗凝冰劑施工

3.1路面抗凝冰劑施工

施工開始前必須保證路面干燥清潔，采用道路清掃車徹底清掃原路面存在的泥垢、石料、灰塵、油污雜物，并按設(shè)計規(guī)范進(jìn)行原路面坑槽、裂縫等病害的處理。具體施工過程采用機(jī)械噴灑和人工補(bǔ)涂的方式。機(jī)械噴灑施工按“交通管制→原路面病害修復(fù)、清掃→防污膠帶粘貼→機(jī)械噴灑→養(yǎng)生→二次復(fù)噴→防污膠帶去除→交通開放”的程序進(jìn)行。根據(jù)氣候條件和路面情況確定抗凝冰材料的用量，本工程施工期間環(huán)境溫度最低達(dá)-20℃，所以抗凝冰材料用量控制在0。5～O.8kg/m²，首次噴涂用量控制在0.2～O.4kg/m²，待原噴涂面完全干燥后二次復(fù)噴。路面抗凝冰材料在噴涂施工過程中存在溫度下降情況，為確保施工質(zhì)量，必須縮短抗凝冰材料的運(yùn)距。

3.2路面性能檢測

自融雪抗凝冰路面噴涂施工結(jié)束至交通開放前必須進(jìn)行路面噴涂層抗滑、防水、融雪等性能的檢驗?？鼓牧下访鏄?gòu)造深度檢驗采用《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）所規(guī)定的手工鋪砂法;抗凝冰材料路面滲水試驗則按照《道路路面滲水系數(shù)測試方法》（JTG F40—2004）所規(guī)定的路面滲水系數(shù)測定方法進(jìn)行，具體結(jié)果詳見表2。

由表2檢測結(jié)果可知，抗凝冰材料噴涂道路路面施工后結(jié)構(gòu)構(gòu)造深度比同試驗段未摻加抗凝冰劑的乳化瀝青層構(gòu)造深度淺，滲水試驗所得出的單位時間內(nèi)滲水量更小，且結(jié)果完全符合《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）對道路路面層抗凝冰效果的要求。

4結(jié)語

實踐證明，抗凝冰劑在道路工程中的使用能在路面形成防水層，充分發(fā)揮隔水防滲、防凝冰，固結(jié)路面等效果，抗凝冰劑能在-40℃低溫環(huán)境下發(fā)揮自融雪功能，有效阻止冰層附著路面，普遍適用于背陰路面、高寒地區(qū)道路工程等易產(chǎn)生凝冰的路段。文章對$221線塔城一額敏公路大中修公路工程項目自融雪瀝青路面試驗段抗凝冰劑設(shè)計施工的分析對該材料的推廣應(yīng)用具有借鑒價值。