CN106290053A - 一种测试蓄盐类沥青混合料融雪化冰能力的试验方法 - Google Patents

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周绪利
张涛
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李兴海
谢超
丛铖东
孙东杰
范俊英
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Abstract

本发明公开了一种测试蓄盐类沥青混合料融雪化冰能力的试验方法，包括步骤：1)准备沥青混合料制成的试验用试件，制备冰块，2)将冰块和试验用试件均置于低温环境中保持3h，3)将冰块放到试验用试件的上面，继续放置于低温环境中24h；所述低温环境的温度和步骤2)的温度一样；4)取出冰块，用干布迅速擦除表面的水分，称量剩余冰块的质量，5)计算融雪化冰能力W。本发明提出的方法，操作简单，采用现有的设备和仪器即可进行。试件的制备和尺寸与标准的马歇尔试件相符，便于与沥青混合料的其他性能参数一起测试、综合比较。

Description

一种测试蓄盐类沥青混合料融雪化冰能力的试验方法
技术领域
本发明属于道路建筑材料领域，具体涉及一种对沥青混合料的测试方法。
背景技术
公路运输作为便捷的交通方式之一，在国民经济中具有举足轻重的地位。但是由于冬季雨雪的影响，许多国家的公路使用现状不甚理想。这主要体现在：道路的积雪结冰造成公路网通行能力下降，甚至导致交通中断；冰雪路面使道路摩擦系数大幅度降低，导致行车条件恶化，造成交通事故等。路面结冰具有“面积大、硬度高、厚度薄、不易铲除”等特点，清除冰雪一直困扰着世界各国交通部门。对路面积雪结冰的有效整治处理受到了各国交通部门的高度重视，并由此做了大量的研究，摸索出各种清除冰雪的方法。
目前国内外常用的清除冰雪的方法分两种：被动型除冰雪和主动型除冰雪。
(1)被动型除冰雪：被动型抵抗抑制道路和桥面积雪结冰的方法，包括最常用的下雪后撒布融雪剂，撒布砂石粉煤灰材料，人工清除法，机械清除法，以及工程技术实施上存在一定难度的热力融冰雪法。但是，撒盐法用来融雪化冰会带来许多负面效应：钢筋锈蚀、路面及隔离墩剥蚀破坏从而影响道路的耐久性；含盐的融化水排入排水管道降低管道的使用寿命；含有盐水成分的积雪倒入绿地、花坛、树穴会将植物杀死、破坏生态环境等。除冰盐的使用已在世界范围内造成严重危害并带来巨大经济损失，在我国的危害也已逐渐显现。热融雪法是采用加热的方法使冰雪融化，如地热管法、红外线灯照加热法、电热丝法、流体加热法等。这些被动型方法效率低，效果较差，综合成本较高。
(2)主动型除冰雪：主动型抵抗抑制道路和桥面冰雪方法主要通过在工程建设或大修道路和桥面中，预先主动采用相关技术或在混合料中添加专用材料使得道路和桥面具有特殊功能达到融雪除冰的效果，包括使用自应力弹性道路和桥面铺装技术、导电铺面融冰雪技术、能量转化型融冰雪等技术，以及国外在道路和桥面混合料中添加专用的以氯化钙、氯化镁等盐类成分组成的主动防冰材料。
从国内外的实际使用效果来看，道路和桥面混合料中添加专用的主动防冰材料，能够显著地降低道路和桥面的冰点，进而有效地阻止道路和桥面结冰，防冰效果较好，综合成本较低。
这种类型的主动防冰材料，将防冰材料按一定比例添加到沥青混合料中摊铺到路面的上面层，可有效防止路面在-20℃～0℃温度下道路的结冰，减少撒盐融雪和使用人工、机械铲雪的冬季养护措施，且不影响沥青混合料的各项指标，由于这种类型的防冰材料主要成分是氯化钙、氯化镁等盐类物质，故统称为蓄盐类沥青混合料。
目前，评价蓄盐类沥青混合料的路用性能的试验方法主要有：采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验等方法评价沥青混合料的抗水损害性，采用车辙试验评价沥青混合料的高温抗车辙性能，采用低温小梁弯曲试验评价沥青混合料低温抗裂性能，但是如何评价蓄盐类沥青混合料的特有性能—融雪化冰性能，目前还缺乏相关的试验方法。部分科研单位采用铲冰试验评价蓄盐类沥青混合料的防冰效果，但是此方法仅能直观地表明蓄盐类沥青混合料具有融雪化冰效果，但是不能具体量化融雪化冰能力。因此，面对应用越来越广泛的蓄盐类沥青混合料，开发一种科学有效地测试蓄盐类沥青混合料融雪化冰能力的试验方法具有重大的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种测试蓄盐类沥青混合料融雪化冰能力的试验方法，用以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明的目的，具体技术方案为：
一种测试蓄盐类沥青混合料融雪化冰能力的试验方法，包括步骤：
1)准备沥青混合料制成的试验用试件，制备冰块，冰块的质量记为m1；
2)将冰块和试验用试件均置于低温环境中保持3h，所述低温环境的温度为-2℃至-50℃；
3)将冰块放到试验用试件的上面，继续放置于低温环境中24h；所述低温环境的温度和步骤2)的温度一样；
4)取出冰块，用干布迅速擦除表面的水分，称量剩余冰块的质量，记为m2；
5)计算融雪化冰能力W：
W＝(m1-m2)×100/m1 (1)。
进一步地，所述步骤1)中，所述试验用试件为马歇尔击实仪制成的马歇尔试件，试件直径为101.6mm±0.2mm，高度63.5mm±1.3mm。
步骤2)在低温环境中保持3h是为了使冰块和试件都达到试验用的温度。
其中，所述试验用试件的制备过程为：
(11)将骨料和沥青放入烘箱内加热至温度130～180℃，准备主动防冰材料和/或矿粉，所述主动防冰材料加入的质量占骨料和沥青总质量的0.1～10％，
(2)拌合锅加热至140～170℃；
(3)拌合锅内加入骨料预拌和30秒,再加入沥青拌和90秒，最后加入主动防冰材料或矿粉，与沥青混合料的拌合时间为60秒。
(4)将步骤(3)拌合好的沥青混合料放至烘箱保温后，击实为试件。
具体地，所述主动防冰材料可以为氯化钙、氯化钠、氯化镁、硫酸镁、硫酸钙、mafilon、verglimit-260中的一种或多种。或其他具有防冰性能的材料。
其中，所述冰块是在圆柱形容器中冻成，冰块的直径为50±0.5mm，冰块的质量为15±1g。具体可采用烧杯来冻冰块。
优选地，称量冰块所用的仪器为感量在0.01g以下的天平。
本发明的有益效果在于：
本发明提出的方法，操作简单，采用现有的设备和仪器即可进行。试件的制备和尺寸与标准的马歇尔试件相符，便于与沥青混合料的其他性能参数一起测试、综合比较。
通过控制冷冻的温度、主动防冰材料投加量等，可以在实验室内方便地获得不同环境下、不同材料的多种路面性能参数。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
1)实验设备：
烘箱：温度控制在0-200℃，精度1℃。沥青混合料拌合锅：20L，可实时加热。标准马歇尔击实仪及试模；烧杯：底部直径50mm；电子天平：量程500g，感量0.01g；低温恒温箱：量程-30℃～10℃。
2)蓄盐类沥青混合料的拌合方法：
(1)将用于AC-13类的骨料和沥青放入烘箱内加热至规范要求的160℃温度，主动防冰材料按照产品要求进行加热或不加热处理；
(2)拌合锅提前加热至温度160℃；
(3)拌合锅内加入骨料预拌和30秒,再加入沥青拌和90秒，最后加入主动防冰材料或矿粉，与沥青混合料的拌合时间为60秒。
(4)将拌好的蓄盐类沥青混合料放至150℃烘箱保温。
3)采用标准马歇尔击实仪进行试验试件的成型工作，具体试验方法可参照JTGE20-2011试验规程；试件尺寸：直径为101.6mm±0.2mm，高度63.5mm±1.3mm。采用烧杯制备15g直径为50mm的冰块，并用天平称量其质量m1，
4)将冰块同成型的蓄盐类沥青混合料马歇尔试件一起置于-10℃±1℃的低温恒温箱中冷却3h。
将冰块放到蓄盐类沥青混合料马歇尔试件的上面，继续放置于-10℃±1℃的低温恒温箱中24h。
5)取出冰块，用干布迅速擦除表面的水分，并称量剩余冰块的质量，记为m2。
6)数据处理
融雪化冰能力W，按式(1)计算：
W＝(m1-m2)×100/m1 (1)
m1—冰块质量；
m2—放至在蓄盐类马歇尔试件24h后冰块剩余质量。
取两次平行测定结果的算术平均值作为测定结果；如两次结果与平均值之差大于0.2％，则重新进行试验。
实施例2
操作步骤同实施例1，本实施例中，分别以氯化钙、氯化镁和mafilon为主动防冰材料，添加量为骨料和沥青总质量的1％。作为对比，同时制备添加1％矿粉的试件。
以氯化钙为主动防冰材料的融雪化冰能力W1＝(15.02-14.08)×100/15.02＝6.25
以氯化镁为主动防冰材料的融雪化冰能力W2＝(14.88-14.49)×100/14.88＝2.62
以mafilon为主动防冰材料的融雪化冰能力W3＝(14.95-13.49)×100/14.95＝9.80
以添加矿粉的试件的融雪化冰能力W0＝(15.04-15.01)×100/15.04＝0.20
试验结果验证了mafilon、氯化钙和氯化镁的抗冰能力，并量化地比较了几种主动抗冰材料的性能。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种测试蓄盐类沥青混合料融雪化冰能力的试验方法，其特征在于，包括步骤：
1)准备沥青混合料制成的试验用试件，制备冰块，冰块的质量记为m1；
2)将冰块和试验用试件均置于低温环境中保持3h，所述低温环境的温度为-2℃至-50℃；
3)将冰块放到试验用试件的上面，继续放置于低温环境中24h；所述低温环境的温度和步骤2)的温度一样；
4)取出冰块，用干布迅速擦除表面的水分，称量剩余冰块的质量，记为m2；
5)计算融雪化冰能力W：
W＝(m1-m2)×100/m1 (1)。
2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述试验用试件为马歇尔击实仪制成的马歇尔试件，试件直径为101.6mm±0.2mm，高度63.5mm±1.3mm。
3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述试验用试件的制备过程为：
(1)将骨料和沥青放入烘箱内加热至温度130～180℃，准备主动防冰材料和/或矿粉，所述主动防冰材料加入的质量占骨料和沥青总质量的0.1～10％，
(2)拌合锅加热至140～170℃；
(3)拌合锅内加入骨料预拌和30秒,再加入沥青拌和90秒，最后加入主动防冰材料或矿粉，与沥青混合料的拌合时间为60秒。
(4)将步骤(3)拌合好的沥青混合料放至烘箱保温后，击实为试件。
4.根据权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述主动防冰材料为氯化钙、氯化钠、氯化镁、硫酸镁、硫酸钙、mafilon、verglimit-260中的一种或多种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的试验方法，其特征在于，所述冰块是在圆柱形容器中冻成，冰块的直径为50±0.5mm，冰块的质量为15±1g。
6.根据权利要求1～4任一项所述的试验方法，其特征在于，称量冰块所用的仪器为感量在0.01g以下的天平。
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