甲酸类、醋酸类新型除冰盐侵蚀破坏沥青路面机理研究

随着甲酸类、醋酸类新型环保除冰盐在沥青路面冬季除冰养护领域的广泛使用，由此引起的沥青路面病害- - 沥青软化、泛油、混合料松散、沥青膜剥落以及水泡等破坏日渐严重，导致沥青路面耐久性降低。然而对于新型除冰盐引起沥青路面破坏机理研究，无论是国内还是国外都是极为有限的。基于现有的研究水平，采用试验研究和微观分析相结合的方法，揭示沥青软化机理；通过构建化学热力学、动力学参数模型，深入探讨新型除冰盐侵蚀乳化沥青机理和破坏速率的问题；运用微观、宏观手段，分析矿质材料在除冰盐溶液干-湿循环作用下性能衰变的规律及破坏机理；提出简单有效的除冰盐侵蚀破坏沥青混合料性能衰变的评价方法与技术指标；结合沥青、矿质材料破坏研究，经过短、中、长期除冰盐溶液干湿循环，分析沥青混合料侵蚀破坏发展过程，提出破坏模型。通过该项目研究，对于预防和控制此类破坏的发生、开发新型除冰盐和新型沥青路面新材料提供重要的理论指导。

在冬季除冰雪养护工作中，经常通过撒布除冰盐来降低水的结冰点，以达到自动融化冰雪的目的。甲酸类、醋酸类新型环保除冰盐具有不含氯离子、更低的冰点、更好的除冰雪效果、更低的毒性以及生物化学需氧量等特点。但不少国家注意到使用新型除冰盐后，公路机场沥青路面耐久性下降，出现沥青软化、沥青膜剥落、集料松散等病害。本文采用试验研究与微观分析相结合的方法，模拟沥青路面受除冰盐侵蚀环境，研究分析新型除冰盐对沥青路面的侵蚀破坏机理。. 从宏观角度通过对沥青的三大指标、沥青与集料的粘附性等级、沥青混合料试件的劈裂抗拉强度比等指标的测定，评价沥青及混合料在不同除冰盐浓度、不同侵蚀时间条件下的性能变化；从微观角度通过测定除冰盐溶液在沥青表面的接触角，以及沥青受除冰盐溶液侵蚀后的动力粘度变化等，分析除冰盐对沥青的侵蚀破坏机理；运用表面能理论结合热力学原理，计算除冰盐溶液、沥青结合料、石屑等的表面能参数，构建Gibbs自由能关系式，评价沥青混合料不同组成体系的稳定性及除冰盐溶液侵蚀破坏的趋势，综合分析除冰盐对沥青混合料的侵蚀机理。研究结果表明：除冰盐溶液的侵蚀作用导致沥青的软化，并加速沥青膜的剥落，降低沥青与集料的粘附性；沥青混合料经除冰盐溶液浸泡侵蚀后力学强度明显降低；溶液浓度越高，对沥青及混合料的侵蚀破坏越严重；分析各体系Gibbs自由能可知，石屑-沥青界面很容易被除冰盐所侵蚀，且过程自发性强，受溶液浓度影响显著；不同沥青结合料对比试验结果显示，改性沥青在抵抗除冰盐侵蚀破坏方面优于基质沥青。通过宏观力学与微观观察，证明除冰盐会导致具有碱活性集料发生反应，生成胶体物质体积膨胀从而导致混合料发生破坏。. 研究分析新型除冰盐对沥青路面的侵蚀破坏产生机理、破坏过程，对于预防和控制由除冰盐引起的沥青路面病害，提高路面的使用性能、延长路面使用寿命具有重要的应用价值。