公 路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １０８ 第４期 ２０１２年７月 抗凝冰填料沥青混合料性能研究 彭磊 ，刘会芳 ，熊丹 （１．长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安７１００６４；２．长安大学公路学院，陕西西安７１００６４） 摘要：为了减轻冰雪给道路交通带来的损失和危害，采用抗凝冰填料设计具有融冰雪功能的 沥青路面，结合抗凝冰填料使用要求，运用体积等效置换法进行级配设计，采用马歇尔试验确定抗 凝冰填料沥青混合料的油石比，运用相关试验检验抗凝冰填料沥青混合料的路用性能，并采用 ＳＴＰ离子仪检测抗凝冰成分释放量评价抗凝冰填料沥青混合料的抗凝冰效果。 关键词：公路；抗凝冰填料；配合比；路用性能；抗凝冰效果 中图分类号：Ｕ４１４．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８【２０１２）Ｏ４一Ｏ１Ｏ８一Ｏ３ 在寒冷的冬季，许多公路与城市道路经常遭受 冰雪危害，降雪较大时基本呈冰雪路面状态。冰雪 使路面附着系数大大降低，导致汽车打滑、制动距离 显著延长甚至刹车失灵、方向失控，造成严重的交通 添加量为６ ～８ ，产品如Ｍａｆｉｌｏｎ、抗凝冰填料。 该文采用粉体形式的抗凝冰填料置换混合料中 的矿粉，检验抗凝冰填料沥青混合料的路用性能及 抗凝冰效果。 事故。这些问题成为道路交通安全和人民生命、财 产安全的重大隐患。因此，冰雪路面问题一直困扰 着道路养护部门。 １抗凝冰填料 抗凝冰填料一般替代部分矿粉用于沥青混合料 路面，用于冬季冻雨凝冰易发的上下坡、拐弯处、背 阴处以及隧道进出口等特殊地段。用抗凝冰填料配 抗冻结沥青路面主要分为化学类、物理类与物 理化学综合类３种，主要类型如图１所示。 一制的沥青混合料可以有效地抵抗缓解一４～一６。Ｃ 添加材混入型 下道路凝冰，降低道路由于大面积凝冰而带来的交 通危害。 １．１化学组成及物理性能 广化学类＋添加材混入、吸着型 ｌ １Ｉ 物 Ｌ添加材吸着型 ｒ一弹性体混入型 ． 抗凝冰填料是由抗凝冰剂、添加剂、疏水剂及辅 ｌ卜＿｝－＝ 一空隙填充型 型 助剂等成分按照一定比例经特殊工艺制备而成，具 有和矿粉较为相近的粒度，可用以替代部分或全部 ｌＬ刻槽填充型 厂弹性体、添加材混入型 矿粉进行沥青混合料配制。其物理性能对混合料的 影响非常显著，检测结果如表ｌ所示。 表１抗凝冰填料物理性能 测试项目 形状 ｌ ＩＬ物理化学类＋空隙填充型 Ｌ一刻槽填充型 图１抗冻结沥青路面的分类 技术指标 细粉末 粉体颜色 密度／（ｇ・ｃｍ ） 比表面积／（ｍ。・ｋｇ ） 白色或微黄色 ２．２～２．３ ６５５ 以上３种抗冻结沥青路面中，化学类抗冻结路 面应用最广泛，主要有以下几种类型： （１）盐分以水泥固化成粒状、圆球状物体置换 混合料中的粗、细集料，添加量约８ ；铺筑后混合 物中的盐分慢慢溶出，发挥融冰化雪的作用。 （２）盐化物以颗粒形式表面裹油后置换混合料 中的细集料，添加量约５ ９，６，产品如Ｖ一２６０。 （３）盐化物以粉体形式置换混合料中的石粉， 水溶性 耐温性／℃ ｐＨ值 难溶于水 ２６０ ６～９ １．２使用要求 由于抗凝冰填料以内掺形式替代矿粉，用其配 公 路 与 汽 运 总第１５ｌ期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １０９ 制的混合料和普通的沥青混合料基本一样，使用时 应注意以下几个方面： 抗凝冰填料配制沥青混合料时沥青用量比普通混合 料高０．３ ～Ｏ．５ ，保证空隙率为３ ～５ 。 （４）抗凝冰填料沥青混合料在施工过程中应尽 快缩短运输和待铺时间，铺装完成后立即用压路机 进行初压和复压，压实过程中若发现车轮粘结现象， 禁止使用洒水处理。 （１）抗凝冰填料的添加量为矿料质量的４％～ ７ ，其掺加量过少则会降低路面的除冰效果，掺量 过高又会对路面的耐久性产生影响。因此，抗凝冰 填料掺加量按照所需效果、交通量、危险等级、使用 路段等进行调整。 （２）抗凝冰填料沥青混合料拌合时，混合料的 温度应比普通混合料温度高５～１Ｏ℃，抗凝冰填料 应在沥青喷人搅拌５～１０ Ｓ后加入，待其完全投人 后继续搅拌至少４０ ｓ。 （３）抗凝冰填料配制的沥青路面后期由于抗凝 冰组分的释放，路面的空隙率逐渐增大。因此，采用 ２配合比设计 ２．Ｉ级配设计 依据规范关于ＡＣ一１３沥青混合料的矿料级配 范围要求，结合沥青混合料的研究成果，采用密级配 ＡＣ一１３类型设计抗凝冰沥青混合料，再根据体积 等效置换法进行设计，其设计级配见表２。 表２ Ａｃ一１３抗凝冰沥青混合料设计级配 ２．２油石比确定 根据结合料的粘温曲线，确定室内试验ＡＣ一 １３抗凝冰沥青混合料的拌合温度为１７０。Ｃ，成型温 度为１６０℃。选择５组油石比分别为４．２ 、４．５ 、 ４．８ 、５．１％、５．４ 进行马歇尔试验，试验结果见图 ４抗凝冰效果评价 抗凝冰填料混合料主要通过检测抗凝冰成分释 放量进行抗凝冰效果评价。试验时将抗凝冰试件表 面喷洒４ ｍｍ的水层，间隔３０ ｒａｉｎ后用玻璃棒搅拌 ２。按照规范对密级配沥青混合料的技术要求，确定 抗凝冰填料设计的ＡＣ一１３抗凝冰沥青混合料最佳 油石比为４．８ 。 均匀取少量试样，用ＳＴＰ离子仪检验试件表面释放 的抗凝冰成分；检验完毕后，将试件表层的水倒去， 再注入４ ｍｍ的水层，同样间隔３０ ｒａｉｎ后用特种 ３路用性能检验 对油石比为４．８ 的抗凝冰沥青混合料，采用 车辙试验检验其高温稳定性、冻融劈裂和残留稳定 度试验判断其水稳性，在低温（一１０℃）下进行弯曲 试验检验其低温抗裂性，检测结果见表３。由试验 结果可知，抗凝冰沥青混合料满足路用性能的要求。 ＳＴＰ离子仪进行检验；如此循环５次，检验试件表 面抗凝冰成分的释放程度和释放持续性。试验结果 见表４和图３。 从表４和图３可知：用抗凝冰填料设计的抗凝 冰沥青混合料随着喷洒水次数的增多，其析出的抗 凝冰成分质量比逐渐减少；但在第二次喷水之后，析 出的抗凝冰成分质量比逐渐稳定，并且该浓度下水 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 公 路 与 汽 运 第４期 ｌ１０ ２０１２年７月 ６．５ ２．５２ ８５ ６．Ｏ —２．５１ ８０ 署２．５０ ７５ ４．５ ２．４９ ４．０ ２．４８ 萎７０ ３．５ 糖２６５ ．４＂／ ３．Ｏ ２．４６ ６０ ４．２ ４．５ ４．８ ５．１ ５．４ ４．２ ４．５ ４．８ ５．１ ５．４ ４．２ ４．５ ４．８ ５．１ ５．４ 油石比 油石比 油石比 （ａ）空隙率与油石比的关系曲线 （ｂ）密度与油石比的关系曲线 （ｃ）饱和度与油石比的关系曲线 １３．７ １３．５ １３．３ § ｛毯 １３．１ 一 呈 迥 斌 １２．５ ４．２ ４．５ ４．８ ５．１ ５．４ 油石比，％ 油石比 （ｄ）稳定率与油石比的关系曲线 （ｅ）流值与油石比的关系曲线 图２抗凝冰沥青混合料马歇尔试验结果 逞：Ｈ蛔遥 镁 习辖 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ 表３抗凝冰沥青混合料路用性能检测结果 他 Ｍ￡：ｍ∞ ∞ 表４试件表层抗凝冰成分检测结果 喷牺水的次数，次 图３试件表层析出的抗凝冰成分质量Ｅ 应按照矿料质量的４ ～７ 掺入，拌合温度应比普 通混合料温度高５～１０℃，沥青用量应比普通混合 料高０．３ Ａｏ～Ｏ．５ Ａ。ｏ （２）运用体积等效置换法进行级配设计，采用 马歇尔试验确定抗凝冰填料沥青混合料油石比，设 计出抗凝冰填料沥青混合料，并运用车辙试验、冻融 劈裂试验、残留稳定度试验和弯曲试验对路用性能 溶液具有抗凝冰能力，证明由该抗凝冰填料填充制 进行检验，得出各项指标符合规范要求。 备的抗凝冰沥青混合料具有长期的抗凝冰能力，并 （３）采用ＳＴＰ离子仪检测抗凝冰成分释放量， 且抗凝冰能力逐渐稳定。 绘制出抗凝冰填料析出质量比与洒水次数的关系曲 ５ 结论 线，得到抗凝冰填料沥青混合料２次冲刷后抗凝冰 填料释放量稳定，并且抗凝冰效果明显、稳定，能满 （１）结合抗凝冰填料的物理性质，抗凝冰填料 足沥青路面性能要求。 公 路 与 汽 运 总第１５１期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １１ｌ 路用不饱和聚酯降温涂料树脂改性试验研究＊ 黄文红 ，李文珍 ，胡丽琴。，樊友伟 （１．江西交通咨询公司，江西南昌 ３３０００６；２．重庆交通大学土木建筑学院，重庆４０００４１； ３．南昌县交通局，江西南昌 ３３０２００） 摘要：采用丙烯酸酯类单体甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）与丙烯酸丁酯（ＢＡ）对不饱和聚酯树脂 （ＵＰＲ）进行改性，运用正交试验方法，以粘度、断裂伸长率为考察指标确定最优树脂改性配方为６Ｏ 份ＵＰＲ、１０份ＭＭＡ和８份ＢＡ；并采用微观方法分析了不饱和聚酯树脂改性前后其粘结性和柔 韧性的变化。 关键词：公路；沥青路面；热反射涂料；甲基丙烯酸甲酯；丙烯酸丁酯；不饱和聚酯 中图分类号：Ｕ４１４．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１２）Ｏ４一Ｏ１ｉｉ－－０４ 路面用降温涂料是一种处于强太阳光直接照射 丙烯酸酯类软硬单体对ＵＰＲ进行改性，即单体参 下的涂料，树脂必须能耐紫外线破坏。因此，结合路 与ＵＰＲ反应达到增强增韧目的。丙烯酸单体酯类 面实际使用性能及经济性分析，选择不饱和聚酯树 具有干燥时间短、柔韧性和抗冲击性好、色浅、优良 脂（ＵＰＲ）作为沥青路面热反射涂料的主要成膜物 的保光保色性和户外耐候性，该文采用硬单体甲基 质。ＵＰＲ是一种热固性树脂，它在热或引发剂的作 丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）和软单体丙烯酸丁酯（ＢＡ）对 用下可固化成为一种不溶不融的高分子网状聚合 ＵＰＲ进行改性。 物。韧性与强度是ｕＰＲ的重要性能，未改性ＵＰＲ 固化物存在脆性大、模量低及由体积收缩引起的制 １ 试验方案 品翘曲和开裂变形等缺点，对ＵＰＲ增强增韧一直 １．１试验材料 是ＵＰＲ改性领域中最活跃和最重要的课题。 试验材料包括：不饱和聚酯树脂，外观为黄色透 ＵＰＲ增强增韧方法主要有两种：一种是物理方 明粘稠液体；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯，四川Ｉ科 法，即通过添加其他组分（如刚性粒子等）来达到增 隆化工试剂厂生产；过氧化甲乙酮（ＭＥＫＰＯ）、活性 强增韧效果；另一种是化学方法，即通过单体参与反 氧质量分数９ ，钴水、环烷酸钴１２ ，深圳市长辉 应来达到增强增韧目的。该文采用化学方法，利用 化工科技有限公司生产。 内外研究现状与进展［Ｊ］．公路，２０１１（１）． 参考文献： ［７］ 张洪伟，潘文君，沈路，等．盐化物融冰雪沥青混合料室 ［１］谭忆秋．雪灾中的路面除冰技术［Ｊ］．交通建设与管理， 内试验研究［Ｊ］．中外公路，２００９，２９（１）． ２００８，２（３）． ［８］ＪＴＧ Ｆ４ｏ一２００４，公路沥青路面施工技术规范Ｉｓ］． ［２］彭旭东。冰面上轮胎摩擦特性及其控制方法的研究 ［９］ＪＴＧ Ｅ２０—２０１１，公路工程沥青及沥青混合料试验规 ［Ｄ］．西安：西安交通大学，２００４． 程［Ｓ］． ［３］彭旭东，谢友柏．冰雪路面汽车轮胎的摩擦机理研究 ［１Ｏ］ＪＴＧ Ｄ５Ｏ一２００６，公路沥青路面设计规范Ｉｓ］． ［Ｊ］．汽车技术，１９９８（４）． ［１１］ 沈丹．抗凝冰粗糙路面技术研究［Ｄ］．重庆：重庆交通 ［４］周纯秀，谭忆秋，徐立廷，等．废旧轮胎橡胶颗粒在沥青 大学，２ＯｌＯ． 混合料中的应用［Ｊ］．合成橡胶工业，２００５，２８（２）． ［１２］康捷．抗凝冰沥青混合料技术研究［Ｄ］．重庆：重庆交 ［５］ 张洪伟，韩森，刘洪辉．沥青混凝土路面除冰雪技术综 通大学，２０ｉｉ． 述［Ｊ］．黑龙江交通科技，２００８（３）． ［６］张洪伟，陈伦坤，张宝龙，等．抗冻结沥青混凝土路面国 收稿日期：２０１２－－０３—２９ ＊基金项目：交通运输部科技项目（２０１１３１８８１４１３００）