本文是由长安大学教育部特殊地区公路工程重点实验室的郑木莲（通讯作者）、周娟兰，以及兰州理工大学的吴淑娟、长安大学的袁海涛和河南省交通厅京珠高速新郑至郑州段管理处的孟建党共同完成的研究。该成果发表于《Construction and Building Materials》期刊第84卷（2015年），并于2015年3月24日在线发布。

该研究属于道路工程领域，具体聚焦于功能性路面材料——抗凝冰沥青路面（anti-icing asphalt pavement）的长期性能评价。冬季路面冰雪是引发交通事故的重要原因之一，采用掺入化学填料（如氯盐类）的抗凝冰沥青路面是一种有效的主动除冰技术。然而，以往的研究多关注短期除冰效果，缺乏对其在车辆荷载、气候因素长期作用下的盐分释放规律及长期性能的有效评价方法。日本研究者曾采用硝酸银滴定法定性判断路面是否具有抗凝冰能力，但无法定量预测盐分溶出量与剩余量，且测试周期长、依赖实体工程。因此，本研究旨在开发一种实验室测试方法与评价模型，以定量评估抗凝冰沥青路面的长期抗凝冰性能。

研究的工作流程主要包含以下五个关键步骤：

第一步：原材料选择与混合料设计。 研究首先确定了实验所需的全部材料。考虑到抗凝冰路面主要用于低温地区，选择了低温性能优异的SBS改性沥青作为结合料，并测试了其各项技术指标（针入度、软化点、延度等）。为了减少盐分溶出和水侵入对粘结性能的破坏，粗骨料选用与沥青粘附性达到5级的闪长岩，细骨料选用石灰岩，矿物粉为碱性岩石磨制，亲水系数小于1。关键的抗凝冰填料（anti-icing filler）选用瑞士产V-260，其主要成分为CaCl₂（含量94.6%），呈白色颗粒状，粒径主要在0.6-2.36 mm之间。在此基础上，研究以中国常用的AC-13级配作为对照组，通过马歇尔设计方法确定了混合料组成。其中，抗凝冰组在对照组基础上，以沥青混合料质量的5.0%掺入V-260填料。马歇尔试验结果显示，掺加V-260的混合料体积参数（如空隙率3.0%）满足要求，并且通过后续性能对比试验发现，其高温稳定性和低温抗裂性均优于对照组，但水稳定性（浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比）有所下降。

第二步：开发并应用两种盐分溶出测试方法。 这是本研究方法学的核心。研究团队开发了两种测试盐分溶解量的实验室方法：自然浸泡法（natural soaking method）和加速溶解法（accelerated dissolution method）。两种方法均使用了一个密封容器装置，通过测量溶液密度的变化来计算盐分的溶出百分比。自然浸泡法在常温（<20°C）下进行，采用全表面浸泡方式（试件所有面均与水接触），以模拟自然条件下雨水、雪水浸泡过程。但此方法周期过长，不利于工程应用。为此，研究引入了加速溶解法。首先，通过在不同温度（10°C 至 60°C）下进行溶解试验，发现盐分溶出率随温度升高先增后减，在36°C时达到峰值。这可能是由于温度过高导致沥青流动、孔隙被封闭或材料热胀压缩了溶解通道。因此，选定36°C作为加速溶解法的测试温度，以期在更短时间内获得可靠的盐分溶出数据。

第三步：测试结果分析与相关性建立。 研究对两种方法得到的盐分溶出百分比随时间变化的数据进行了分析。结果表明，无论是自然浸泡还是加速溶解，盐分溶出规律与浸泡时间均呈现良好的对数关系，拟合决定系数R²分别高达0.9906和0.9543。具体拟合公式为：自然浸泡 U1 = 3.2354 ln(t1) + 9.2247；加速溶解 U2 = 6.4814 ln(t2) + 15.392。通过对比发现，在相同时间点，加速溶解法的溶出百分比约为自然浸泡法的1.8倍。将自然浸泡数据乘以1.8后，与加速溶解数据绘制在同一坐标轴中，两者曲线高度吻合（拟合R²=0.9775）。这一关键发现意味着，可以使用耗时短的加速溶解试验结果来推算自然条件下的盐分溶出情况，为快速评价提供了实验基础。

第四步：构建长期抗凝冰性能评价模型。 基于上述对数回归模型，研究引入了四个关键系数，将其从一个实验室浸泡模型拓展为一个可应用于实际路面长期性能预测的工程评价模型。模型基本形式为：U = k1 * k3 * (k2 * c1 + c2) * (a * ln(t) + b)。其中，a和b为加速溶解试验的回归系数（6.4814和15.392）。四个系数的含义如下： 1. 面积转换系数（k1）：实验室采用全表面浸泡，而实际路面只有顶面暴露。k1为马歇尔试件顶面面积与全表面积之比，计算值为0.222。 2. 温度加速系数（k2）：用于将加速溶解条件（36°C）下的结果转换到自然低温（冬季）条件。对于V-260填料，k2取值为1/1.8。 3. 综合影响系数（k3）：考虑实际路面在车辆荷载作用下可能产生的裂缝、剥落等病害，以及盐分析出后增大的空隙率，这些都会加速盐分溶解。k3取值范围建议为1.3至1.5，可根据实际情况选取。 4. 气候影响系数（c1, c2）：盐分并非全年持续溶解。c1为降雪影响系数（年降雪天数/365），c2为降雨影响系数（年降雨天数/365）。这区分了冬季融雪和夏季降雨两种不同机制对盐分析出的贡献。

第五步：模型应用与验证示例。 为了展示模型的实用性，研究以中国北方城市沈阳的气候特征为例进行了计算。根据统计数据，沈阳年平均降雪天数29.4天（c1=0.08），年平均降雨天数89.2天（c2=0.24）。取k3为1.3，预测路面使用一年（t=365天）后，有效盐分的溶出百分比约为4.45%。该示例验证了模型结合具体气候数据进行长期性能预测的可行性。

本研究的主要结论包括：1）抗凝冰填料的加入会改变沥青混合料的工程性能，其高温稳定性提高，低温稳定性变化需具体分析（本文中低温弯曲应变增大），水稳定性则有所降低。2）盐分溶出率随温度升高呈先增后减的趋势，在约36°C时达到最大。3）加速溶解法的溶出率是自然浸泡法的1.8倍，两者高度相关，因此可用加速溶解法快速评估长期性能。4）建立的长期抗凝冰性能评价模型，通过引入多个修正系数，能够将实验室短期试验结果与实地气候、荷载条件相结合，实现对盐分随年限析出量的定量预测。

本研究的科学价值与应用价值显著。在科学层面，它首次系统提出了针对抗凝冰沥青路面长期性能的实验室加速测试方法和定量评价框架，揭示了盐分在混合料中的溶出随时间呈对数变化的规律，并明确了温度对溶出过程的复杂影响（非单调递增）。在应用层面，所开发的加速溶解试验方法简单易行，大大缩短了评价周期；所构建的评价模型为不同气候区的抗凝冰路面设计、寿命预测和养护决策提供了理论工具和计算依据，有助于推动该技术的科学化、精准化应用。

本研究的亮点在于：方法新颖：创造性提出了“加速溶解法”并将其与“自然浸泡法”建立可靠换算关系，解决了长期性能评价耗时长的难题。模型系统：构建的评价模型综合考虑了实验室条件与实际路面在暴露面积、温度、荷载及气候等方面的差异，参数物理意义明确，系统性强。研究完整：从原材料性能、混合料设计，到试验方法开发、规律分析，再到模型构建与示例验证，形成了一个闭环的完整研究链条，逻辑严谨，结论可靠。此外，研究中对V-260填料溶出规律的细致分析（如前6天快速析出，后期平稳），以及对高温下溶出率下降原因的分析（沥青流动、孔隙变化），也提供了有价值的微观机理见解。