（中铁十四局集团第三工程有限公司 山东济南 250000）
摘 要 冬季随雨雪天气的增多，道路极易积雪、结冰，大大降低了车辆通行的安全系数，极易危害人民群众的生命财产安全，需采取有效的抗凝冰措施消除冬季道路积雪、结冰的危害。以济潍高速公路工程二标段K14+950～K16+488、K16+681～K25+240段抗凝冰路面为例，对蓄盐型SMA-13抗凝冰路面的配合比设计、性能研究、施工控制及应用效果进行了介绍，为后续抗凝冰沥青混凝土路面施工提供借鉴。
关键词 抗凝冰；沥青混合料；路用性能；施工控制
中图分类号 U414.1 文献标识码 B
Application of salt storage type SMA-13 anticoagulant asphalt concrete in Express Way
Xuguanlan
( The NO.3 Engineening CO.，Ltd . of China Railway 14th Bureau Group Corporation，Jinan Shandong 250000)
Abstract With the increase of rain and snow weather in winter, the road is prone to snow and ice, which greatly reduces the safety factor of vehicle traffic and easily endangers the safety of people's life and property. Therefore, effective anti-coagulation measures should be taken to eliminate the harm of snow and ice on the road in winter. Taking section K14+950 ~ K16+488 and K16+681 ~ K25+240 of Jiwei Expressway project as an example, this paper introduces the proportion design, performance research, construction control and application effect of salt-storage SMA-13 anticoagulant ice pavement, providing reference for the construction of anticoagulant ice asphalt pavement.
Keywords anti-icing; asphalt mixture; road performance; construction control
1 引言
冬季受降雪天气的影响，道路极易出现结冰及积雪现象，降低了车辆出行的安全系数，同时也易对人们的生命及财产安全造成较大的安全隐患，传统除雪方式为机械作业配合撒布融雪剂，此种工作方式较为滞后，不能及时疏导交通，且若常年采用融雪剂，进行除雪作业后融雪剂中易残留盐溶液，长期积累后会损害路面结构层。本文根据工程实例，通过蓄盐型SMA-13抗凝冰路面在济潍高速二标中的应用，对蓄盐型SMA-13抗凝冰路面的应用原理、配合比设计、路用性能、施工控制介绍。
2 蓄盐型SMA-13抗凝冰路面基本原理
蓄盐型SMA-13抗凝冰路面是指在SMA-13沥青混合料中直接掺入具有抑制结冰效果的蓄盐型抗凝冰改性剂，从而使铺筑的路面具有良好的抗凝冰效果。
主要作用原理是蓄盐型SMA-13抗凝冰路面中盐化物(氯化钠、氯化钙等)作为抗凝冰材料的有效成分，可以在较低的温度下融化，当盐化物与冰结合后形成的溶液冰点比气温低时，可直接将冰水排出，其残留液体因冰点比气温低也无法结冰；同时盐化物在毛细管压力及行车荷载作用下逐渐释放出来，也可起到融冰雪或隔离冰雪与沥青路面冻结的作用。
3 配合比设计
3.1 原材料
3.1.1 集料
所用粗集料采用石质坚硬的玄武岩，经加工后满足清洁、不含风化颗粒、接近立方体的碎石；碎石采用反击破机，以及规定的除尘、整形加工工艺进行轧制，严格控制细长扁平颗粒和含泥量，确保粗集料的质量。粒径符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中要求的沥青混合料粗集料规格。
所用细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质，机制砂采用优质的碱性石料为原材，经专用的制砂机生产。细集料级配符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中要求的沥青混合料细集料规格。
3.1.2 沥青
蓄盐型SMA-13沥青面层采用I-D类SBS改性沥青，基本性能指标见表1。
表1 蓄盐型SMA-13抗凝冰路面沥青基本性能要求
项目 | 单位 | 质量要求 |
闪点，不小于 | ℃ | 230 |
针入度（25℃，100g，5s） | 0.1mm | 40~60 |
针入度指数PI，不小于 | - | 0 |
延度（5cm/min，5℃），不小于 | cm | 20 |
软化点TR&B，不小于 | ℃ | 70 |
运动粘度（135℃），不小于 | Pa.S | 2.5 |
弹性恢复（25℃），不小于 | % | 80 |
溶解度，不小于 | % | 99 |
TFOT针入度比（25℃），不小于 | % | 65 |
3.1.3 抗凝冰材料
抗凝冰材料经过比选后选用Mafilon抗凝冰材料，由山东生态新材料有限公司生产，此种抗凝冰材料其主要特征与矿粉相似，以代替矿粉的形式掺入沥青混合料中，其性能符合以下要求。
表2 蓄盐型SMA-13抗凝冰路面改性剂性能要求
项目 | 单位 | 性能要求（粉末状） |
氯离子含量 | % | ≥30 |
耐热性指数 | % | ≤0.5 |
相对密度 | - | ≥1.7 |
公称最大粒径 | mm | ≤5 |
含水率 | % | ≤2 |
碳钢腐蚀率 | mm/年 | ≤0.11 |
残留稳定比 | % | ≥85 |
毛体积相对密度变化率 | % | ≤1.0 |
表3 蓄盐型SMA-13抗凝冰路面盐化物材料融冰雪性能要求
项目 | 单位 | 性能要求（粉末状） |
冰点 | ℃ | ≤-5 |
融冰率 | % | ≥20 |
盐分释放量 | % | ≤0.4 |
PH值 | mm | 7.0-9.0 |
吸湿率 | % | ≤0.7 |
3.2 目标配合比设计
经过试验确定，将Mafilon抗凝冰剂按沥青混合料质量的5%添加，对2种掺加了抗凝冰剂的沥青混凝土进行了筛分试验，筛分结果如表4所示。
表4 蓄盐型SMA-13抗凝冰路面抗凝冰改性剂筛分结果
筛孔尺寸mm | 掺抗凝冰粉末% | 基础配合比% |
19 | 100 | 100 |
16 | 99.7 | 99.7 |
13.2 | 90.7 | 90.7 |
9.5 | 71.5 | 71.5 |
4.75 | 30.5 | 30.5 |
2.36 | 21.7 | 21.7 |
1.18 | 17.5 | 17.5 |
0.6 | 15.6 | 15.6 |
0.3 | 14.2 | 14.2 |
0.15 | 13.1 | 13.1 |
0.075 | 9.4 | 10.8 |
经筛分试验，由以上试验结果反映，抗凝冰添加剂粉末在0.075mm以下时，可代替矿粉使用。
在蓄盐型SMA-13抗凝冰沥青混合料的目标配合比设计过程中，按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中的相关规定执行，参考其规定的级配范围，设计并调试了3种级配，每种级配中使用Mafilon抗凝冰粉末等量替代矿粉，级配设计通过率如下表5所示。
表5 蓄盐型SMA-13抗凝冰路面级配设计
筛孔尺寸mm | 掺抗凝冰粉末% | 基础配合比% |
19 | 100 | 100 |
16 | 99.7 | 99.7 |
13.2 | 90.7 | 90.7 |
9.5 | 71.5 | 71.5 |
4.75 | 30.5 | 30.5 |
2.36 | 21.7 | 21.7 |
1.18 | 17.5 | 17.5 |
0.6 | 15.6 | 15.6 |
0.3 | 14.2 | 14.2 |
0.15 | 13.1 | 13.1 |
0.075 | 9.4 | 10.8 |
第1种级配沥青含量为5.4%，第2种级配沥青含量为5.9%，第3种级配沥青含量为6.4%，分别对三种级配进行马歇尔试验验证，试验结果均符合规范要求，最终确定选取第2种沥青含量5.9%。
表6 蓄盐型SMA-13抗凝冰路面试验参数
添加剂种类 | 空隙率% | 矿料间隙率% | 沥青饱和度% | 稳定度/KN | 流值/mm |
抗凝冰粉末 | 3.7 | 18.6 | 80.2 | 7.2 | 2.7 |
基础配合比 | 3.7 | 17.9 | 77.8 | 6.9 | 3.1 |
4 路用性能
沥青混凝土路面属于柔性路面结构，具有优秀的高温稳定性及低温抗裂性，但在长期行车荷载作用下易产生各种病害，因此蓄盐型SMA-13上面层沥青混合料不仅要满足抗凝冰要求还要具备良好的路用性能，通过试验对蓄盐型SMA-13沥青混合料的各路用性能进行了分析，其高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性见下文分析。
4.1 高温稳定性
蓄盐型SMA-13沥青混合料的高温稳定性通过车辙动试验进行分析评价，试验结果见表下表。
表7蓄盐型SMA-13抗凝冰路面车辙试验数据
试验结果 | 动稳定度/（次/min） | 规范要求/（次/min） |
掺5%抗凝冰粉末 | 7159 | ≥3000 |
基础配合比 | 6631 |
由上表可知，蓄盐型SMA-13沥青混合料动稳定度测试结果合格，且试验结果超过了规范要求，表现出良好的高温稳定性，由此可见掺加Mafilon抗凝冰改性剂后，沥青混合料的高温稳定性优异，可满足使用要求。
4.2 低温抗裂性
蓄盐型SMA-13沥青混合料的低温抗裂性通过对冻融处理后的马歇尔试件进行冻融劈裂试验后进行分析评价，其试验结果如下表所示。
表8蓄盐型SMA-13抗凝冰路面冻融劈裂试验结果
试验结果 | 残留强度比（TSR）/% | 规范要求% |
掺5%抗凝冰粉末 | 89.2 | ＞80 |
基础配合比 | 87.3 |
由上表试验结果可知，蓄盐型SMA-13抗凝冰路面掺加Mafilon抗凝冰改性剂后，其低温抗裂性满足规范要求。
5 施工控制
5.1 检查下承层
施工之前对下承层的表面进行清理，应清除表面杂物，使下承层表面干净、整洁,干燥。
5.2 粘层撒布
粘层施工通过智能沥青洒布车洒布，粘层采用快裂SBS改性乳化沥青，洒布量确定为 0.5～0.7kg/m2。洒布时为保证洒布量均匀，车速不宜过快且应保持稳定，同时需要人工配合，对洒布车不宜喷洒的部位应采取人工涂刷的方式。洒布完成后应及时进行交通管制，确保洒布面不受车辆及人员通行污染。
5.3 测量放样
测量采用全站仪进行放样，根据控制点，直线段以10米为间距（曲线段可适当加密为5米）对结构层桩位进行定位，摊铺前采用钢钎+钢丝绳的方式对标高进行控制，为方便拆卸及调整标高，钢丝绳固定架采用丝扣方式固定。
5.4 沥青混合料拌和
沥青混合料由DGR4000全自动控制间歇式沥青拌合站拌和。为保证沥青混合料质量，应严格控制拌和过程中的沥青与集料的加热温度，同时对混合料的出厂温度严格控制。为确保沥青混合料拌和及出厂温度，安排技术人员对各个环节温度进行测量及记录并进行存档，同时在拌和过程中安排专人测定掺入抗凝冰改性剂的数量，确保掺量准确。
5.5 沥青混合料摊铺
沥青混合料的摊铺必须保证持续性，不得中途停顿、中断，以此保证混合料的平整度，在摊铺前，需对熨平板进行加热，预热温度需大于100℃，防止摊铺时混合料与熨平板接触因温差较大而降温过快，造成混合料不宜压实，在摊铺的过程中派专人盯控摊铺质量，若发现混合料出现推移、离析、裂缝等现象时应及时分析原因并消除。
5.6 沥青混合料碾压
初压：为保证平整度，首先采用双钢轮振动压路机重叠20cm轮宽从外侧向中心碾压进行静压，速度不宜过快，控制在1～2km/h为宜。碾压遍数为2遍，第一遍前进静压，第二遍均为振压。安排专人盯控碾压，若发现存才平整度较差时，应及时查明原因并修整。
复压：用双钢轮振动压路机以3～4.5km/h的速度低频、高幅碾压2遍，安排专人盯控碾压，若发现存才漏压等现象时，要及时补压，保证平整度及压实度要求。
终压：复压结束后，终压立即进行，用双钢轮压路机静压2～3遍，消除轮迹为止。
5.7 交通管制
碾压结束后需进行交通管制，需待混合料自热冷却，表面温度不大于50℃后，方可开放交通。
6 结语
济潍高速公路项目通过蓄盐型SMA-13路面的应用，使常规的沥青砼路面具备了抗凝冰能力，起到主动融冰化雪作用；对于陡坡路段、隧道出入口、超高较大的匝道等易积雪路段，能有效防止路面积雪结冰，防止车辆刹车打滑，提高了在冰雪灾害天气下应急处置能力，为车辆行驶提供了便利及安全保障，具有良好的可实施性。
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