缓释型抗凝冰沥青路面涂层试验研究

0 引言

为保障冰雪天气的道路交通运输，养护部门采取了撒布大量融雪盐、机械除冰、加装防滑链等针对积雪凝冰路面的措施。这些融雪除冰、抗滑保通的措施不但费时费力、成本巨大，也造成了路面盐蚀、结构物的钢筋锈蚀、路面机械性损伤、路侧土壤盐化等结构或环境破坏。

本文研发的新型抗凝冰沥青路面涂层，具有缓释性和环保性。不仅实现了道路主动融雪化冰，且最大限度地减少了凝冰带来的安全隐患。

1 配制胶黏剂

抗凝冰涂层最主要的原理是通过盐化物与胶黏剂形成能够降低冰点的涂层。前期调研表明，常用的涂层胶黏剂分为两种，即油性与水性。通过试验发现，油性胶黏剂添加无机盐化物后，无法与有机胶黏剂融合，且油性胶黏剂在使用过程中，会形成挥发性有机化合物VOC，造成环境污染，因此抗凝冰沥青涂层选用水性胶黏剂。

阳离子乳化沥青是常见的水性胶黏剂，但乳化沥青中添加盐化物后，其储存稳定性会进一步下降，出现絮凝、聚结，使得两者无法均匀混合。因此本文根据具体情况，将乳化沥青用水性环氧树脂改性，并与化学助剂混合后，通过静置法验证抗凝冰涂层的稳定性。将配制好的抗凝冰涂层材料静置48h，观察发现没有出现破乳、絮凝等现象，说明改性后的材料稳定性良好，能够作为可喷洒或涂抹的涂层结构。

2 涂层材料制备

向研制出的涂层材料中加入含有融雪物质的载体并搅拌均匀，即得到抗凝冰涂层混合液。根据规范要求，结合涂层的独特的性质，设计了如下检测涂层性能的方法。

（1）与集料的黏附性

采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）中的试验方法验证抗凝冰涂层与路面之间的黏附效果。如图1所示，裹覆面积不小于粗集料总表面积的2∕3，说明抗凝冰涂层的黏附性较好。

图1 与集料黏附性试验效果图

（2）耐水性能

制备3组试件，其中2组涂刷抗凝冰涂层，1组涂刷普通沥青路面涂层。开始试验后，每隔1h将1组试件置于自来水中浸泡0.5h，共计进行24个循环，观察试件表面。通过试验发现，试件表面未见松散、发黏、起泡的情况，说明涂层的耐水性能较好，如图2所示。

图2 耐水性试验效果图

（3）耐磨性能

涂层在实际应用中与轮胎直接接触，会承受来自车辆的全部荷载，因此为了确保抗凝冰涂层能够满足一个冬季的融冰雪要求，需要对其进行耐磨性试验。

首先制备抗凝冰涂层试件，用湿轮磨耗仪磨耗涂层15min，然后将试件晾干，如此循环5次，共计15min，试验过程如图3所示。晾干称重后发现，试件表面没有裸露，称重后试件重量基本没有变化，表明涂层的耐磨性能优良。

图3 抗凝冰涂层耐磨性试验效果图

为了更好地验证涂层的耐磨性能，将抗凝冰涂层涂刷在路面上。如图4所示，经过车辆反复碾压后，涂层与路面黏结紧密，没有起皮、脱落现象，证明涂层的耐磨性能优良。

图4 抗凝冰涂层耐磨性路面试验效果图

（4）抗滑性能

由表1可知，涂层使得沥青路面摩擦系数有一定程度减小，但其检测结果均能满足规范要求；与新建路面相比，两者抗滑性能基本相当，说明沥青路面抗凝冰涂层对路面抗滑性能影响不大。

表1 摩擦系数试验检测结果项目序号抗凝冰涂层路面测点数项目序号原路面测点数1 2 3 5 5 5平均值（BPN）78 80 82 80 4 5 6 5 5 5平均值平均值平均值（BPN）84 87 88 86规范要求：摩擦系数37～42，抗滑性能良

3 沥青路面抗凝冰涂层功能性研究

（1） 抗凝冰性能

在试件表面添加一定量的水，将其置于-15℃的低温恒温箱中3h，模拟汽车轮胎对路面的冲击，观察冰层破坏情况。如图5所示，普通试件表面冰层黏结紧密，敲击后冰层密实，无法清除；涂层试件的冰层轻轻敲击即可松散破碎，与试件表面完全脱离。说明涂层具有良好的抗凝冰性能。

图5 空白试件（左）与涂层（右）抗凝冰试验结果

（2） 抗凝冰持久性

考虑到抗凝冰涂层至少需要满足一个冬季的使用，因此，需要验证涂层的持久抗凝冰能力。将加水试件置于-15℃环境中3h，取出试件破坏冰层，反复6次，结果如图6所示。最后冰层与试件表面都基本分离，轻轻敲击即松散碎裂，表明抗凝冰涂层具有持久的除冰性能，能够满足至少一个冬季的除冰需求，而这主要归功于涂层所具有的缓释功能。

文章来源：《立体定向和功能性神经外科杂志》 网址: http://www.ltdxhgnxsjwkzz.cn/qikandaodu/2021/0623/636.html