抗凍結(jié)瀝青混凝土路面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

1、公路年月第期（）中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文章編號：抗凍結(jié)瀝青混凝土路面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，陳倫坤，張寶龍，潘文君張洪偉，（；長安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點實驗室西安市）內(nèi)蒙古交通設(shè)計研究院有限責(zé)任公司呼和浩特市摘要：我國北方地區(qū)冬季氣候寒冷，路面積雪結(jié)冰對公路發(fā)展和交通安全運營的制約因素越來越受到各界人士的關(guān)注。抗凍結(jié)路面作為清除路面冰雪的有效措施，可以保障道路暢通和行車安全，避免交通事故的發(fā)生，提高道重點介紹了化學(xué)類、物理類及物理路通行能力和運營效益。綜述了抗凍結(jié)瀝青混凝土路面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，化學(xué)類抗凍結(jié)路面。關(guān)鍵詞：道路工程；抗凍結(jié)路面；綜述；鹽化物瀝青混合料；橡膠顆粒瀝青混合

2、料；物理化學(xué)類許多公路與城市道路經(jīng)常遭受在寒冷的冬季，冰雪的危害，降雪較大時基本呈冰雪路面狀態(tài)。冰導(dǎo)致汽車打滑、制動距雪使路面附著系數(shù)大大降低，離顯著延長，甚至剎車失靈、方向失控，造成嚴(yán)重的。這些問題成為道路交通安全和人民交通事故在日本舉辦了年國際道路協(xié)會（）國際冰雪道路技術(shù)大會，會議將抗凍結(jié)路面技術(shù)作?？箖鼋Y(jié)瀝青混凝土為冰雪道路主要的研究方向路面主要分為化學(xué)類、物理類與物理化學(xué)綜合類主要類型如圖所示。種，財產(chǎn)安全的重大隱患，因此冰雪路面問題一直生命、困擾著道路養(yǎng)護(hù)部門。為了消除冰雪條件下路面的安全性隱患，道路養(yǎng)護(hù)部門也常常采取措施清除路面冰雪。常用的路面除冰雪的方法是在路面上撒布醇類或鹽類融

3、雪劑使冰雪融化。但是醇類融雪劑的除冰雪效果受環(huán)境溫度影響較大，并具有反結(jié)冰現(xiàn)象，即一旦環(huán)境溫度被融化的積雪會再凍結(jié)成冰，使路面更滑，交下降，通事故率更高。因此，為了保障道路暢通和行車安全，避免交通事故的發(fā)生，研究既有效又環(huán)保的路面除冰雪方法刻不容緩?；痦椖浚宏兾魇〗煌萍柬椖浚椖烤幪枅D抗凍結(jié)路面的分類收稿日期：檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿瀝青混凝土路面施工溫度的變異北方齊永華（）：交通，鐘燕輝，張蓓，等紅外熱像儀在瀝青混凝土路李強，（：面質(zhì)量控制中的應(yīng)用研究中外公路，）郭德棟，陳穎紅外熱像儀在路面離析檢測和林志杰，（）：

4、評定中的應(yīng)用山西建筑，李勇紅外熱像儀在瀝青混凝土路面施工過趙興貴，（：程中的運用路面機械與施工技術(shù)，），于新瀝青混合料轉(zhuǎn)運車對溫度離析的改善汪寬平，公路交通科技：效果評價應(yīng)用技術(shù)版，（）：年第期公路化學(xué)類抗凍結(jié)路面國外化學(xué)類抗凍結(jié)路面化學(xué)類抗凍結(jié)路面起源于世紀(jì)年代的歐洲，在瑞士、德國等國家有所應(yīng)用。日本從世紀(jì)于年代末期開始引進(jìn)該種路面形式，年代初期進(jìn)行了成功的推廣。化學(xué)類抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)的有效抗凍成分為鹽化物，鹽化物替代混合料中的部分礦質(zhì)材料，經(jīng)鹽化物揮發(fā)在路表降低冰雪的冰點，達(dá)到融化冰雪的目的。國外常用的化學(xué)類抑制凍結(jié)。鋪裝技術(shù)如下所述添加材混入型添加材混入型分為水泥固化型、表面裹油型及粉末

5、型種形式。其中水泥固化型的鹽分以水泥固化成粒狀、圓球狀物體，添加量約，應(yīng)用時置換混合料中的粗、細(xì)集料。水泥固化型的鹽化物如圖所示。表面裹油型的鹽分以顆粒形式表面裹油后置換混合料中的細(xì)集料，添加量約，見圖。粉末型鹽化物以粉體形式置換混合料中的石粉，添如圖所示。加量約，目的。圖粉末型鹽化物（如醋酸鉀）等抑制凍結(jié)的材料，達(dá)到抑制冰雪的國內(nèi)化學(xué)類抗凍結(jié)路面長安大學(xué)新型路面研究所于年在京滬高速公路藍(lán)商段成功鋪筑了的化學(xué)類抗凍結(jié)瀝青混凝土路面，屬添加材混入型中的粉末型，路面。如圖所示圖藍(lán)商高速公路試驗段藍(lán)商高速公路所穿越的秦嶺山區(qū)高差大，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，并且氣溫變化較大，路面容易積雪結(jié)冰?；瘜W(xué)類抗凍結(jié)

6、瀝青混凝土路面可以有效預(yù)防路面積雪結(jié)冰造成的安全隱患，改善秦嶺隧道的出入口處陡坡路段的行車安全性。物理類抗凍結(jié)路面國外物理類抗凍結(jié)路面日本的物理類抗凍結(jié)路面日本從世紀(jì)年代末期開始進(jìn)行物理類防吸著型添加材混入、采用水泥固化的氯化物與保水性材料填充混合料的空隙，形成半柔性的抗凍結(jié)路面。添加劑吸著型在開級配瀝青混合料空隙中，填充高聚物鹽類凍路面的研究開發(fā)。其最初是參考瑞典等國家的研究資料，采用日本本國的瀝青混合料試驗方法進(jìn)行室內(nèi)試驗；從物理類抗凍結(jié)路面逐漸年開始，。多有應(yīng)用為了評價物理類防凍路面的破冰效果，日本抗凍結(jié)瀝青混凝土路面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展年第期張洪偉等：交通研究室和旭川開發(fā)建設(shè)部聯(lián)合研制

7、的鼓輪內(nèi)。該室接型凍結(jié)路面室內(nèi)走行機，如圖所示鋪筑完成后在路表撒布橡膠顆橡膠顆粒進(jìn)行鋪筑，粒并馬上進(jìn)行碾壓。這種路面可以起到排水、降噪和抗凍結(jié)等多種作用。彈性體壓入型在剛完工的瀝青混凝土路面上鋪撒直徑用壓路機將其壓入瀝青混的五角形橡膠顆粒，凝土路面。壓入路面內(nèi)的橡膠顆粒有小部分露出路面，增加了路面的摩擦力。同時，車輛荷載的作用使車輛通過后的反彈力使冰破碎，從而橡膠顆粒變形，防止路面打滑。年日本在東京長野的高速公路上鋪筑了試驗路段。研究結(jié)果表明，此項技術(shù)可以有效地應(yīng)對路面積雪結(jié)冰，提高路面抗滑能力?？障短畛湫驮陂_級配瀝青混合料中，用聚氨基甲酸乙酯浸透后鋪筑，或在薄面層鋪筑后以刻槽形式壓入聚氨基甲

8、酸乙酯彈性層。通過其彈性和光滑避免了冰雪從而提高了抗冰凍的能力。的附著，刻槽填充型在鋪筑的瀝青混凝土表面按一定間距開一直徑深然后壓入同樣尺寸的橡、的小洞，膠小圓柱體，并同時用纖維填隙料填充。在結(jié)冰后只要經(jīng)過行車的碾壓，由于橡膠的彈性，冰層就會自動破裂。美國的物理類抗凍結(jié)路面美國在抗凍結(jié)路面方面的研究主要集中在橡膠也稱為橡膠顆粒干顆粒除冰雪瀝青混凝土路面上，法改性瀝青混凝土路面，以區(qū)別于橡膠顆粒濕法改性瀝青混凝土路面。濕法改性瀝青混合料并不具有破冰除雪功能，而在提高瀝青混合料使用壽命、降低。噪音等方面成果顯著內(nèi)走行機用于評價不同輪胎的抗滑性能，不同交通量對冰雪地面的影響，以及抗凍結(jié)劑的合適摻加量

9、。圖日本抗凍結(jié)路面室內(nèi)試驗儀成熟的室內(nèi)研究為大面積的推廣奠定了堅實的基礎(chǔ)，日本常用的路面物理類抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)如。下所述彈性體混入型彈性體混入型包括橡膠顆粒瀝青混合料與聚氨基甲酸乙酯彈性層。其中橡膠顆粒瀝青混合料是將廢舊橡膠輪胎破碎成一定形狀和粒徑的顆粒，以骨料的形式直接添加于瀝青混合料中，用以代替部分集料而形成的新型的瀝青混合料。本文所研究的橡膠顆粒除冰雪瀝青混凝土路面就屬于該種類型。日本橡膠顆粒瀝青混合料的橡膠顆粒摻量占集料的，其中寒冷地區(qū)宜采用的摻量，相對溫暖地區(qū)宜采用的摻量。油石比一般在范圍內(nèi)。聚氨基甲酸乙酯彈性層是采用聚氨基甲酸乙酯將堅硬石料與彈性橡膠顆粒黏結(jié)形成彈性層，鋪筑于路面上

10、，通過其彈性避免了冰雪的附著，從而提高如圖所示。了破冰的能力，干法是指將廢橡膠顆粒作為一部分細(xì)集料先與集料干拌，然后噴入瀝青拌制成橡膠顆粒改性瀝青混合料。濕法是橡膠顆粒先與瀝青拌和，制成一種然后再與集料拌稱為橡膠瀝青的改性瀝青膠結(jié)料，和。目前常用的廢輪胎橡膠顆粒改性瀝青混合料的技術(shù)與產(chǎn)品如表所示。在美國，第一個有實用價值的橡膠顆粒除冰雪瀝青混合料實例是所謂的“改善行駛系統(tǒng)”項目。此、“后“改善行駛系統(tǒng)”發(fā)展為“類集料干法處理”橡膠等技術(shù)，以下對各種方法的具體內(nèi)容塊瀝青混凝土”。做詳細(xì)的介紹圖聚氨基甲酸乙酯抗凍結(jié)路面散布型彈性體混入、首先在空隙率較高的開級配瀝青混合料中摻加）改善行駛系統(tǒng)（年第期

11、公路表廢輪胎橡膠顆粒改性瀝青混合料的技術(shù)與產(chǎn)品題和我國大部分地區(qū)初冬和殘冬路面結(jié)冰問題，西部交通科技項目管理中心于橡膠顆粒路年對面應(yīng)用技術(shù)的研究項目正式批準(zhǔn)立項，并于年月對哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院譚憶秋教授等人所承擔(dān)的該項目進(jìn)行了鑒定驗收。該項目的研究取得了重要的研究成果，為我國今后大規(guī)材料方法技術(shù)處理法產(chǎn)品濕法橡膠顆?，F(xiàn)場拌和總站摻合改善行駛系統(tǒng)橡膠瀝青結(jié)合料干法類集料法橡膠塊瀝青混凝土橡膠顆粒改性瀝青混合料。模推廣使用橡膠顆粒路面技術(shù)奠定了基礎(chǔ)山東大學(xué)曹衛(wèi)東等人探索將主骨料空隙填充法并鋪應(yīng)用于橡膠顆粒瀝青混合料的配合比設(shè)計中，。筑了試驗路市場上以為商標(biāo)的橡膠顆粒除冰雪瀝青混合料曾經(jīng)

12、是公司的一項專利技術(shù)。采用較粗的橡膠顆粒代替一部分集料加入到斷級配的礦料中，橡膠顆粒占集料總重量的其最大粒徑為，。當(dāng)路面處在積雪結(jié)冰的惡劣環(huán)境下，由于所加的橡膠顆粒具有廢橡膠顆粒改性的瀝青混凝土路很高的回彈能力，面在車輪的碾壓下可以很容易地將凍結(jié)在路表面上的薄冰破除，從而達(dá)到改善行駛條件的作用。）類集料干法處理（在為了生產(chǎn)密世紀(jì)年代末至年代初，級配的熱拌瀝青混合料，類集料干法處理的技術(shù)得到了發(fā)展。這種技術(shù)同時采用了粗、細(xì)橡膠顆粒代替部分石料以滿足級配要求，并且能部分改善瀝青為了使橡膠顆粒達(dá)到的性能。在混合料拌和之前，要使用一種催化劑對橡膠顆粒進(jìn)最佳的溶脹狀態(tài)，行預(yù)處理。該方法要求用于面層鋪裝的

13、瀝青混合料中橡膠顆粒的摻量不能大于混合料質(zhì)量的。利用該方法，美國佛羅里達(dá)州、紐約州、俄勒岡州和安大略州分別修筑了試驗路段。橡膠塊瀝青混凝土（）美國陸軍寒冷地區(qū)工程實驗室研究發(fā)現(xiàn)，橡膠顆粒瀝青混合料可以有效破除路面結(jié)冰。該研究將這的橡膠顆粒添加入混合料中，種技術(shù)被稱為橡膠塊瀝青混凝土。該實驗室分別對橡膠顆粒摻量為、和的瀝青混合料進(jìn)行了馬歇爾試驗、回彈模量測試和除冰雪試驗。室內(nèi)試驗結(jié)果表明，橡膠顆粒摻量越高，路面除冰雪效果越明顯。國內(nèi)物理類抗凍結(jié)路面近幾年，國內(nèi)有學(xué)者將橡膠顆粒瀝青混合料技術(shù)應(yīng)用于自應(yīng)力除冰雪路面。為了科學(xué)、有效地解決廢舊橡膠輪胎的處理問北京工業(yè)大學(xué)張金喜教授研究了采用汽車車門的廢

14、舊密封條制作橡膠顆粒按不同比例摻加至瀝青?；旌狭现?，驗證了混合料良好的除冰雪性能長安大學(xué)新型路面研究所韓森教授等人進(jìn)行了橡膠顆粒除冰雪瀝青混凝土路面的系統(tǒng)研究，并自行研發(fā)了路面破冰模擬試驗儀，從抑制結(jié)冰、破冰與除雪個方面驗證了橡膠顆粒瀝青混凝土路面的優(yōu)。越除冰雪性能物理化學(xué)類抗凍結(jié)路面物理化學(xué)類抗凍結(jié)路面是同時摻加彈性體與鹽化物后形成的路面結(jié)構(gòu)，在積雪結(jié)冰的情況下發(fā)揮物理化學(xué)綜合作用，有效地進(jìn)行除雪化冰。國內(nèi)未見到物理化學(xué)類抗凍結(jié)路面的相關(guān)研究報道，國外。常用的物理化學(xué)類抑制凍結(jié)鋪裝技術(shù)如下所述添加材混入型彈性體、以為基礎(chǔ)同時摻加橡膠顆粒與鹽化物后形成的路面結(jié)構(gòu)，其橡膠顆粒替換部分細(xì)集料，鹽化

15、物替換部分或全部的礦粉，在積雪結(jié)冰的情況下同時發(fā)揮物理、化學(xué)作用，達(dá)到更加有效地除雪化冰的目的?？障短畛湫陀上鹉z顆粒與防凍劑組成的混合物填充多空隙排水性路面，如圖所示。圖空隙填充型排水路面抗凍結(jié)瀝青混凝土路面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展年第期張洪偉等：刻槽填充型在鋪筑的瀝青混凝土表面按一定間距開一直徑深然后由橡膠顆粒與鹽化、的小洞，物組成的材料填充。結(jié)論與展望我國在抗凍結(jié)路面研究方面起步較晚，見諸報道的實體工程應(yīng)用較少?？v觀抗凍結(jié)路面在國外十我們可以預(yù)測幾年的成功應(yīng)用及國內(nèi)的研究進(jìn)展，抗凍結(jié)瀝青混凝土路面應(yīng)用在我國北方寒冷地區(qū)具開展這方面的研究可以帶來顯著社有很大的潛力，會效益?？箖鼋Y(jié)路面可以鋪筑在陡

16、坡路段、隧道的出入口處、橋面以及山澗的背陰路段等，可有效防治路面積雪結(jié)冰。另外，在城市道路的十字交叉口、公鐵交叉口也可以鋪筑除冰雪瀝青混凝土路面，防止車輛在下雪天的剎車打滑?？箖鼋Y(jié)路面既可以滿足高速又可以緩解城市道公路抑制路面結(jié)冰積雪的要求，路冬季養(yǎng)護(hù)壓力。同時，將廢舊輪胎橡膠顆粒應(yīng)用于物理類抗凍結(jié)瀝青混凝土路面中，不但可以解決路面冰雪的安全性隱患，而且是一種有效的廢舊物品回收利用方式，因此具有重要的資源循環(huán)利用意義和環(huán)保意義。將舊輪胎變廢為寶，符合我國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、走可持續(xù)發(fā)展道路的基本國策，是建設(shè)節(jié)約型社會、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有益探索。參考文獻(xiàn)：雪災(zāi)中的路面除冰技術(shù)交通建設(shè)與管譚憶秋）：

17、理，（冰面上輪胎摩擦特性及其控制方法的研究彭旭東西安交通大學(xué)，謝友柏冰雪路面汽車輪胎的摩擦機理研究彭旭東，（）：汽車技術(shù)，等廢舊輪胎橡膠顆粒在瀝青混合料中的應(yīng)周純秀，（）：用合成橡膠工業(yè)，等瀝青混凝土路面除冰雪技術(shù)綜述黑張洪偉，（）：龍江交通科技，日本凍（結(jié)抑制舗裝現(xiàn)狀評価方法），凍結(jié)抑制舗裝凍結(jié)抑制舗裝技術(shù)研究會竹田，鈴木粉體塩化物系凍結(jié)抑制舗裝追跡荒木，（）：調(diào)査舗裝，竹田，西田化學(xué)系添加剤高機能舗裝村國，凍結(jié)抑制化試験検討日本雪工學(xué)會誌，（）等鹽化物融冰雪瀝青混合料室內(nèi)試驗研究張洪偉，（）：中外公路，等鹽化物融冰雪瀝青混合料的應(yīng)用研究王鋒，（）：公路，凍結(jié)抑制舗裝評価方法関検討島崎（）：舗裝，竹