盐化物融冰雪沥青路面盐分溶析试验研究

李 娜，王海峰，徐希娟

（1.西安公路研究院，陕西 西安 710064；2.陕西省交通厅基本建设工程质量监督站，陕西 西安 710068）

0 引言

在冬季降雪条件下，路面积雪结冰现象较为常见，路面积雪结冰会影响行驶安全。为改善沥青路面的抗滑性能，可在沥青混合料中添加盐化物材料，通过盐化物中氯化钠的析出来降低路表冰雪的冰点，将冰雪转化为液态水排出路面，达到融化冰雪的效果。盐化物融冰雪沥青路面虽然达不到诸如撒布融雪剂、热力融冰雪以及机械除雪的效果，但在降雪和冻结初期融雪效果明显，在冬季道路管理中，与其他除冰雪方法综合使用的前提下，盐化物融冰雪主要适用于如下场所：

（1）陡坡路段等车辆需要减速处；

（2）路面状况变化显著处，如隧道出入口等；

（3）特别容易冻结的地方，如桥面上、山涧背阴处。由于桥面铺装的厚度很薄，路面温度受外界气温影响较大，桥面冰雪极易冻结。

盐化物融冰雪路面的融雪效果与盐化物析出量有关，本文根据盐化物盐溶机理，通过自然浸泡溶出量法对盐化物随时间的析出规律进行了分析，为评价融雪效果提供了依据。

1 试验方案

1.1 原材料的技术性质

（1）盐化物

MFL是一种多孔结构的材料，经过特殊的加工工艺将氯化钠包裹于多孔的火成岩中。作为盐化物沥青混合料的重要组成成分，MFL的技术性质必然会对混合料的性质产生较大的影响，其化学组成与结构组成对混合料的影响非常显著，检测结果如表1所示（表中含量均为质量分数）。

表1 MFL质量技术指标及检测结果

（2）沥青与矿料

沥青采用SBS改性SK 90号沥青（Ι—C型），粗集料采用砂岩，检验结果如表2和表3所示。

表2 沥青结合料常规试验结果（Ι—C）

表3 粗集料检测结果

1.2 级配组成

用盐化物沥青混合料替换混合料中的部分矿粉，可以适应各种级配形式，本文所使用的混合料中MFL的掺量为3%，级配如表4所示。

表4 试验选取级配

1.3 试验方法

本文通过测定盐化物溶出量，得到时间-盐化物溶出量关系图。测定过程中借助比重计测量盐化物溶出后的溶液密度，换算盐化物溶出量。

2 盐化物沥青路面盐分溶析机理分析

MFL的有效冻结抑制成分是氯化钠易溶盐（约占55%），由于路面结构空隙的存在，水分逐渐进入混合料内部，使得氯化钠易溶盐成分溶解。在毛细管压力及车辆碾压作用下，易溶盐溶液从沥青混合料内部浓度较高的狭小空间逐渐向盐分浓度较低的路面表面扩散，从而降低道路表面水的冰点，延迟道路表面积雪结冰时间。析出的易溶盐也会随着轮胎滚动和路面表面的流水而流失。同时，轮胎的反复碾压和路面雨雪的积累加速了易溶盐的浓度扩散，近而加速了有效冻结抑制成分的散失。

盐化物融冰雪沥青路面的冻结抑制作用主要取决于路面内冻结抑制成分的含量及路面表面的盐分析出量。通过确定不同浓度盐化物溶液的抗冻能力，测量出路表面盐分析出量，计算需要融化的雪同盐分所形成的浓度，对比浓度值可以估计路面冰雪的冻结抑制效果。

3 试验结果及盐分溶析规律分析

试验结果如表5所示，自然状态盐化物析出曲线如图1所示。

表5 自然浸泡试验结果

图1 自然状态盐化物析出曲线

由图1可以看出，自然浸泡试验结果分三个阶段：第一阶段是0～10d左右盐化物有效成分快速析出的过程，第二阶段是10～140d左右盐化物有效成分析出趋于匀速的过程，第三阶段是140d以后盐化物有效成分缓慢析出过程。

第一阶段现象出现的原因在于成型试件过程中，采用击实法使得试件表面析出小部分盐化物，这部分盐化物遇水后很快形成了盐溶液，同时表面处被包裹的盐化物有效成分也慢慢溶解出来，因此，第一阶段测得的有效成分析出速率较快。第二阶段暴露出来的盐化物已经全部溶于溶液中，析出的盐化物有效成分都包裹在结合料内，析出的过程由表及里，不断深化，试件内部深处的盐化物有效成分通过溶出的毛细过程到达外部溶液中。表面盐化物的溶出在不断地减慢且向内部推进，但内部的溶出在不断地增加，二者结合在一起形成了一个较长的匀速溶出阶段。第三个阶段表面的盐化物有效成分已经全部溶出，只有内部的部分还没有溶出，所以对应的有效溶出表面积相对减小且有溶出的内部部分也到了后期阶段，溶出速率较慢，因此盐化物有效成分析出缓慢。

4 结语

由于路面结构空隙的存在，水分逐渐进入混合料内部，使得盐化物溶析。在毛细管压力及车辆碾压作用下，易溶盐溶液从沥青混合料内部浓度较高的狭小空间逐渐向盐分浓度较低的路面表面扩散，从而降低道路表面水的冰点，延迟道路表面积雪结冰。盐化物的溶析分为三个阶段，初期析出速度较快，第二阶段匀速溶出，后期析出速度趋于稳定。

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