氯盐对橡胶沥青及橡胶沥青混合料低温性能的影响

齐秀廷

(山西交通职业技术学院， 山西 太原 030031)

氯盐对橡胶沥青及橡胶沥青混合料低温性能的影响

齐秀廷

(山西交通职业技术学院， 山西 太原 030031)

将橡胶沥青和70号道路石油沥青试样经过不同氯盐条件的处理，通过延度、弯曲梁流变试验、低温弯曲小梁试验分析评价氯盐对橡胶沥青和70#道路石油沥青结合料及其混合料低温抗裂性能的影响。结果表明：盐分使橡胶沥青和70道路石油沥青的延度降低，使劲度模量S值呈现增大的趋势，表明两种沥青结合料的低温抗裂性能随着盐分浓度和浸泡时间的增加而变差，并且在3%左右盐分浓度时低温性能表现最差。2种沥青混合料的低温抗裂性能，随着浸泡盐分浓度和浸泡时间的增加而逐渐变差。橡胶沥青混合料抵抗盐分影响能力明显优于70#道路石油沥青混合料。

路面材料； 盐分； 橡胶沥青； 低温性能

0 引言

在北方地区冬季常用的除冰盐也容易侵入对沥青混凝土，在蒸发作用下，其盐分将会残留在道路表面的沥青材料中，对沥青路面造成破坏[1]。傅广文等人[2]通过冻融劈裂、低温弯曲、车辙等试验，研究了融雪剂对沥青混合料路用性能的影响，结果表明，经过融雪剂处理后，沥青混合料的高温性能和低温抗裂性能均受到不利影响。查旭东等人[3]通过研究发现经融雪剂冻融后，随着空隙率增大，SBS改性沥青混合料的高温、低温及水稳定性能均明显降低。Yu Xin等人[4]发现在NaCl溶液中浸泡后，盐分使PAV老化后的70号道路石油沥青和SBS改性沥青的低温性能明显降低，疲劳性能有所降低。吴金荣等人[5]通过对AC-16型沥青混凝土进行未冻融和冻融条件下的劈裂疲劳试验，结果表明，经饱和氯盐溶液冻融的沥青混凝土疲劳寿命明显低于经清水冻融的沥青混凝土疲劳寿命，盐分会加剧沥青混凝土的疲劳破坏。

在当前“发展循环经济，走可持续发展之路”的时代大背景下，橡胶沥青技术在解决废轮胎固体污染方面的特殊作用，及其自身优异的使用品质，使其在公路工程中得到越来越多的应用[6-8]。笔者通过对典型沥青路面破坏的调查分析，制定试验方案，以研究氯盐对橡胶沥青及其混合料的低温性能影响，并与基质沥青相比较。

1 试验原材料

试验所用的70号道路石油沥青和橡胶沥青结合料试样，由70号道路石油沥青和橡胶沥青在一定浓度的盐水中浸泡相应的时间得到，盐水条件通过在一定质量的水中加入一定质量的NaCl来实现。试验方案如下：

① 在盐分浓度为0%、0.3%、1%、3%、5%的盐水中浸泡15 d；

② 在盐分浓度为3%的盐水中，分别浸泡1、7、15、30 d。将经过盐水浸泡之后的沥青试样用风扇将其表面的水分吹干，防止水分影响沥青的性能，干扰试验结果；然后将试样重新加热熔融之后进行相应的指标测试。

2 试验方法及试验结果分析

2.1 延度试验及结果分析

按照规范[9]要求的15 ℃进行预实验，对几组70号道路石油沥青试样进行延度试验，结果表明其延度值均大于100 cm。为便于比较盐分对橡胶沥青和70#道路石油沥青延度值的影响，重点研究含盐量对沥青延度值的影响，因此笔者选择了10 ℃、5 cm/min作为试验条件，并分别测试了经过上述不同盐分条件处理后的结合料的延度值，结果如图1所示。

图1 不同盐分浓度和浸泡时间下的延度值Figure 1 Ductility under different salt concentration and immersion time

由图1可以得到：橡胶沥青的延度值明显大于70#道路石油沥青，低温性能优于70#道路石油沥青；盐分条件总体上降低了橡胶沥青胶结料的低温性能，在相同的浸泡影响时间(15 d)下，随着盐分浓度的增加，橡胶沥青的延度值也随之下降，并且在3%左右盐分浓度时达到最低值。在相同的盐分浓度(3%)浸泡条件下，随着浸泡时间的增加，橡胶沥青的延度值逐渐越低，低温性能越来越差。

2.2 弯曲梁蠕变试验结果与分析

采用弯曲梁流变试验对两种沥青的低温性能的进行测试[10]。测试结果包含低温蠕变劲度S(t)和蠕变劲度变化率m(t)两个指标。试验采用美国CANNON公司生产的弯曲梁流变仪，选用-12、-18、-24 ℃的蠕变劲度(S)和蠕变速率m作为两种沥青低温抗裂性能的评价指标，蠕变劲度S反映材料的低温性能，S值越大，弯曲流变性能越差。蠕变速率m反映材料的松弛能力，m值越大，松弛能力越强[11]。70#道路石油沥青和橡胶沥青试验60 s的S和m值如图2、图3所示。

图2 70#道路石油沥青试验60 s的S和m值(浸泡15 d)Figure 2 60 s S and m values of 70# road asphalt test(immersion for 15 d)

图3 70#道路石油沥青试验60 s的S和m值(浓度3%)Figure 3 60 s S and m values of 70# road asphalt test(3% concentration)

从图2、图3可知：随着温度的降低，70#道路石油沥青的弯曲流变性能逐渐变差。以-12 ℃为例，在浸泡时间15 d的条件下，随着盐分浓度的增加，结合料的劲度模量S值呈现增大的趋势，在3%盐分浓度下达到最大值，而m值变化并不明显，表明结合料的低温抗裂性能随着盐分浓度的增加而变差。在浸泡浓度为3%的条件下，随着浸泡时间的增加，结合料的低温性能呈逐渐下降趋势。

从图4、图5可以看到：随着温度的降低，橡胶沥青的弯曲流变性能逐渐变差。以-12 ℃为例，在浸泡时间15 d的条件下，随着盐分浓度的增加，橡胶沥青结合料的劲度模量S值呈现增大的趋势，在3%盐分浓度下达到最大值，表明结合料的低温抗裂性能随着盐分浓度的增加而变差，在3%盐分浓度下达到最差。在浸泡浓度为3%的条件下，结合料的低温性能随着浸泡时间的增加呈单调下降趋势。浸泡时间越长，结合料的S值越大，其低温性能越差。

图4 橡胶沥青试验60 s的S和m值(浸泡15 d)Figure 4 60 s S and m values of rubber asphalt(immersion for 15 d)

图5 橡胶沥青试验60 s的S和m值(浓度3%)Figure 5 60 s S and m values of rubber asphalt(3% concentration)

2.3 低温弯曲试验及结果分析

混合料的低温抗裂性能反映了混合料在低温及温度骤降条件下抵抗开裂破坏的能力，试验得到的低温破坏应变值越大，表示混合料的低温抗裂性能越好[12]。研究通过将预制的车辙板试件进行切割，得到满足规范要求的小梁试件，然后将制备的小梁试件按照上述的试验方案进行浸泡(0.3%浓度除外)，而后进行试验，试验温度为-10 ℃，加载速率为50 mm/min，混合料的低温弯曲试验破坏应变值如图6所示。

图6 不同盐分浓度和浸泡时间下的低温破坏应变值Figure 6 Low temperature damage strain values under different salt concentration and immersion time

从图6可知：盐分条件对两种沥青混合料的低温抗裂性能造成了不利的影响。在浸泡时间15 d的条件下，随着浸泡溶液盐分浓度的增加，两种沥青混合料的低温抗裂性能逐渐变差。在5%盐分浓度浸泡15 d的条件下，橡胶沥青和70#道路石油沥青混合料的低温破坏应变值仅为正常状态下的76.4%和62.7%。在3%盐分浓度条件下进行不同时间的浸泡，两种混合料的低温抗裂性能随着盐水浸泡时间的增加而变得越来越差。在3%盐水浓度中浸泡30 d后，橡胶沥青和70#道路石油沥青混合料试件的破坏应变值仅为正常状态下的73.7%和57.7%，但橡胶沥青混合料抵抗盐分影响能力明显优于70#道路石油沥青混合料。

3 结语

① 盐分使橡胶沥青和70道路石油沥青的延度值降低，使劲度模量S值增大，表明两种沥青结合料的低温抗裂性能随着盐分浓度和浸泡时间的增加而变差。

② 橡胶沥青结合料的低温抗裂性能在3%左右盐分浓度下达到最差。

③ 随着浸泡盐分浓度和浸泡时间的增加，橡胶沥青和70#道路石油沥青混合料的低温抗裂性能逐渐变差。但橡胶沥青混合料的低温抗裂性能明显优于70#道路石油沥青混合料，抵抗盐分影响能力也强于70#道路石油沥青混合料。

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[12] 刘栋，李立寒.沥青混合料抗裂性能评价指标的试验研究[J].建筑材料学报，2012，15(4)：503-507.

Effects of Salt the Low Temperature Performance of Rubber Asphalt and Rubber Asphalt Mixture

QI Xiuting

(Shanxi Traffic Vocational and Technical College， Taiyuan 030031， China)

The rubber asphalt and raw asphalt was treated by different conditions of salinity，rubber asphalt and raw asphalt and their low-temperature performance were characterized and compared through laboratory testing.The test results indicated that salt makes the rubber asphalt and raw asphalt’s ductility decrease，stiffness modulusSvalue increased，showed that two kinds of asphalt’s low-temperature anti cracking performance decreased，and their low temperature performance is the worst in about 3% salt concentration.With the increase of salt concentration and soaking time，the low temperature anti cracking performance of two kinds of asphalt mixture become worse gradually，and rubber asphalt mixture was obviously better to resistance to salt effect than raw asphalt mixture.

pavements material； chlorine salt； rubber asphalt； low temperature performance

2015 — 02 — 02

交通土建工程材料国家地方联合工程实验室开放基金资助项目(LHSYS-2012-006)

齐秀廷(1972 — )，男，山西太原人，副教授，主要从事公路施工与勘察设计工作。

U 414.1

A

1674 — 0610(2016)06 — 0117 — 04