盐化物沥青混合料融冰性能研究

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冬季道路结冰会严重影响道路安全,解决路面结冰问题是道路工作者关注的焦点。盐化物沥青混合料是在沥青混合料中加入颗粒状或粉末状的盐化物材料作为细集料或填料,在车辆的碾压和毛细挤密等压力的影响下使盐分析出,以降低路面上的冰点,解决路面结冰问题。论文通过扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)对盐化物材料进行微观评价,测试了盐化物材料氯离子含量、吸湿性和耐热指数。结果表明:材料氯离子含量为46.5%,耐热指数为0.12%,材料置于85%恒湿环境2h吸湿率为0.4%;SEM分析得出聚合后表面有一层外壳包裹缓释型无机盐芯材,起到了缓释的作用;将盐化物进行N2和O2的TG试验,吹扫气为N2时,材料没有出现明显的质量损失;当吹扫气为O2时,温度在289℃时材料的质量损失最大,约为3.8%,材料热稳定性较好。将盐化物材料以等体积替代矿粉加入到沥青混合料,通过控制关键指标空隙率,确定出盐化物沥青混合料的最优配合比。对盐化物沥青混合料进行高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及融冰性能进行测试。结果表明,盐化物沥青混合料高温稳定性明显增加,低温抗裂性和水稳定性均出现不同程度的降低;盐化物材料具有降低冰点和融冰雪的作用效果。采用ISE法测定盐化物沥青混合料氯离子释放浓度,并以累积释放浓度和氯离子析出百分比评价盐化物沥青混合料融冰雪有效成分释放特性。探究静水作用时沥青种类、空隙率、温度、盐化物掺量对盐分析出特性的影响;根据模拟降雨量冲刷试件上表面,研究冻融循环作用下沥青混合料中盐化物析出速率;结果表明:不同空隙率、温度和掺量对氯离子盐分析出速率影响较大,沥青种类对析出速率影响偏小;在冻融循环作用时,盐分析出速率明显加快。通过MTS加载系统中的粘结力测试装置,测试盐化物沥青混合料界面粘结力,将冰与盐化物沥青混合料和普通沥青混合料界面粘结力相等时的浓度作为临界释放浓度,得到盐化物沥青混合料临界氯离子浓度为0.0009mol/L。采用自然浸泡法模拟自然降雨,加热浸泡模拟夏季降雨,冻融循环作用下模拟冬季降雪的影响,建立盐化物沥青混合料长效性能模型,依据各地区的降雨量和降雪量进行使用寿命预估分析,得到盐化物最少作用年限为哈尔滨市1.65年,最长作用年限的地区为南京地区3.52年。为了验证抗凝冰材料的融雪除冰性能,在济阳高速进行了试验路段的铺筑,经过冬夏交替,能够起到融雪除冰的作用。
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