含盐高湿环境对沥青混合料的侵蚀机理研究

前言

沿海地区海雾频发，高浓度的海雾往往成为NaCl、Na2SO4等侵蚀盐的载体，当海雾在沥青路面上凝结时，水分及其内部含有的Cl－、SO2－4等会渗入到沥青路面结构中侵蚀沥青混合料，导致沥青路面产生松散、麻面等早期病害。国内一些学者对除冰盐、融雪剂等含盐类物质及西部盐湖地区富集的盐分对沥青混合料性能的影响进行了一系列的研究，还有一些学者通过盐溶液浸泡沥青及其混合料试件研究了盐分对沥青及其混合料性能的影响。丛培良等研究了不同种类的除冰盐在不同试验条件下对沥青混合料性能的影响。结果表明，经除冰盐溶液作用后，沥青混合料的间接拉伸强度和圆盘拉伸破坏强度增大，断裂能减小，混合料的抗开裂性能下降;在除冰盐溶液中冻融循环后，沥青混合料的劈裂强度显著降低;混合料马歇尔试件经60℃的除冰盐饱和溶液浸泡处理后，其残留稳定度出现一定程度的下降。肖庆一等研究了除冰盐溶液对沥青、沥青与集料粘附性及沥青混合料力学强度的影响。结果表明，经除冰盐溶液侵蚀作用后，沥青出现软化，且溶液浓度越大软化越明显;除冰盐溶液的侵蚀显著降低沥青与集料的粘附性等级;沥青混合料的劈裂抗拉强度也出现了一定程度的下降。冯超研究了不同试验条件下氯化钙类、氯化钠类和醋酸钠类融雪剂对沥青、集料等原材料及混合料性能的影响。结果表明，沥青、集料及混合料性能经三种融雪剂处理后均有不同程度的下降。在无外界荷载作用下，不同融雪剂对混合料性能影响的严重程度排序为氯化钠类＞氯化钙类＞醋酸钠类;而在动水冲刷或动载的试验条件下，氯化钠类和醋酸钠类融雪剂影响较大，氯化钙类融雪剂影响次之。周金枝等通过低温弯曲试验研究了不同浓度的氯化钠溶液侵蚀作用后沥青混合料低温性能的变化，其研究结果表明:氯盐溶液的侵蚀作用对混合料的低温抗开裂性能产生不利影响，混合料的低温抗裂性能随着氯盐溶液浓度的增大呈现出先降低.后趋于缓和的趋势。综上可发现，在以往研究过程中我们会考虑了因气候差异导致的各地区对沥青路面使用性能要求的差别，没有涉及含盐高湿环境沥青混合料的长期使用性能研究，更没有完全揭示盐高湿环境对沥青混合料路用性能的影响及侵蚀机理，基于此，本文在研究了含盐高湿环境对沥青混合料高、低温性能，水稳定性及长期使用性能的影响基础上，进一步采用工业CT的无损检测技术及电镜扫描(SEM)等从微细观角度研究了含盐高湿环境对沥青混合料内部细微观形态的影响，研究结果为 含盐高湿环境对沥青混合料的侵蚀机理提供理论依据。

原材料技术性能

沥青

本文试验研究过程中采用SBS改性沥青(I—B类)，其各项检测结果均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40－2004)中的相关技术指标要求。

集料

沥青混合料中所选用的粗集料应该干燥、洁净、无风化、不含杂质，颗粒形状近似正方体的碎石，并且应该具有坚硬、耐磨、韧性好以及表面粗糙等性质。细集料应该 干燥、洁净、无风化、无杂质、无泥土，而且应该具有适当的颗粒级配，与沥青具有良好的粘附性。本文粗集料采用玄武岩，细集料采用机制砂，填料采用石灰岩磨制而成的矿粉。

含盐高湿环境条件下沥青混合料路用性能研究

高温稳定性

试验选用AC—13C中值级配，按照马歇尔试验要求确定..油石比为4．6%。在..油石比条件下以南非生产的小型加速加载试验设备(MMLS3)为试验平台来研究含盐高湿环境条件下沥青混合料的长期路用性能。试验时首先成型标准大马歇尔试件，取马歇尔试件中间5cm部分按照加速加载试模尺寸切割试件，将试件分为四组，..组不做任何处理，第二组、第三组、第四组试件分别置于浓度为5%、10%、15%流动的NaCl溶液中干湿循环30次(干湿循环条件设定为:循环的盐溶液中放置16h，然后干燥8h，24h为一个干湿循环)，对经不同处理后的试件进行加速加载试验。参考国内申爱琴等人的研究成果，加速加载试验条件如下:

①试验荷载:0．7MPa。②加载速率:为了较好模拟重车荷载对路面结构的作用，加载速率采用6000次·h－1，相当于实际行车速度7．5km/h。③试验温度:60℃。

MMLS3加速加载设备可测试并记录不同加载次数时各现场试件的车辙深度，进而得到各试件车辙深度随轴载次数的变化规律。

由试验结果可知:

相同加载次数下，随着NaCl溶液浓度的增大，沥青混合料的车辙深度不断增加，在NaCl溶液浓度较低时，混合料车辙深度增加幅度较大，而在NaCl溶液浓度较高时，车辙深度增加幅度减小。在氯盐溶液作用下，沥青混合料的车辙变形量增加，说明氯盐溶液会对沥青混合料的高温稳定性产生不利影响。分析其原因主要是，氯盐溶液在混合料内部蒸发后析出NaCl晶体，晶体的膨胀在混合料空隙内产生结晶压力，造成混合料内部产生损伤、空隙率变大，损伤的累积破坏沥青混合料的结构并降低混合料的强度，.终导致沥青混合料的高温稳定性下降。

低温抗裂性

采用低温弯曲试验评价含盐高湿环境对沥青混合料低温性能的影响。成型车辙板，每组切割6根标准小梁，将其中三组试件分