溫拌阻燃降噪瀝青混合料在隧道路面的應(yīng)用技術(shù)

吳喜榮，李素賢

(1.山西省交通科學(xué)研究院 黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030006; 2.承德市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，河北 承德 067000)

?

溫拌阻燃降噪瀝青混合料在隧道路面的應(yīng)用技術(shù)

吳喜榮1，李素賢2

(1.山西省交通科學(xué)研究院 黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030006; 2.承德市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，河北 承德 067000)

摘要：為減少因熱拌瀝青混合料產(chǎn)生的熱量和煙霧對(duì)施工人員身體健康的危害，開(kāi)發(fā)了一種拌和溫度低、阻燃效果好、降噪效果好的溫拌阻燃降噪型瀝青混合料。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，分析了瀝青的阻燃效果，對(duì)阻燃溫拌降噪型瀝青混合料OGFC-13與熱拌瀝青混合料AC-13在不同拌和溫度下阻燃方面、降噪效果方面的優(yōu)越性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并通過(guò)江西省赤水隧道項(xiàng)目試驗(yàn)路的鋪筑驗(yàn)證溫拌阻燃降噪型瀝青混合料在施工中優(yōu)良的鋪筑效果。結(jié)果表明，采用添加溫拌劑和阻燃劑的溫拌阻燃技術(shù)，能夠使得溫拌阻燃降噪型瀝青混合料在沒(méi)有影響路用性能的基礎(chǔ)上，較普通熱拌瀝青混合料具良好的降溫、阻燃和降噪性能，在試驗(yàn)路的鋪筑過(guò)程中該種混合料沒(méi)有產(chǎn)生大量的熱量和煙霧，通過(guò)試驗(yàn)路鋪筑后的噪音測(cè)試，該種混合料可以降低5 dB左右的噪音。

關(guān)鍵詞：隧道；溫拌阻燃瀝青；級(jí)配；路用性能；試驗(yàn)路

由于隧道空間相對(duì)封閉，在隧道進(jìn)行熱拌瀝青混合料施工產(chǎn)生的熱量和煙塵,一方面對(duì)施工人員的身體健康造成危害，另一方面，如果瀝青一旦被引燃,給救援工作帶來(lái)了困難，進(jìn)而加劇火災(zāi)的危害性，因此，對(duì)隧道鋪裝中使用的瀝青混合料采取相應(yīng)的降溫和阻燃措施是非常必要的。

本文對(duì)阻燃、溫拌和降噪特性的瀝青混合料進(jìn)行了研究，研究成果并在江西省鷹瑞高速公路赤水隧道工程中得到實(shí)際應(yīng)用，其阻燃、溫拌均通過(guò)添加劑方式實(shí)現(xiàn)，溫拌液是美國(guó)MeadWestvaca(美德維實(shí)偉克)公司提供的溫拌劑DAT[1-2]，阻燃劑是隧道路面專用復(fù)合阻燃劑(AMP)。

1　溫拌阻燃瀝青混合料機(jī)理研究

1.1溫拌DAT的特性及降溫原理

Evotherm-DAT溫拌添加劑是使用時(shí)稀釋的表面活性劑水溶液?；瘜W(xué)表面活性劑和水膜形成獨(dú)特的顆粒分散在瀝青液體內(nèi)，水膜起潤(rùn)滑作用，從而降低了瀝青的動(dòng)力粘度，增加了低溫下的可拌和性能[3-7]。

1.2阻燃機(jī)理

聚合物的燃燒是一種熱裂解的自由基與氧氣進(jìn)行的鏈反應(yīng)，燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生CO、HO-、H-、O-等自由基，利用阻燃劑分解產(chǎn)生的自由基與促進(jìn)燃燒反應(yīng)鏈增長(zhǎng)的自由基反應(yīng)，中斷或延緩鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)，達(dá)到阻燃的效果。

2　阻燃瀝青性能檢驗(yàn)

在室內(nèi)生產(chǎn)阻燃改性瀝青時(shí)，將阻燃劑AMP加入熱熔高粘改性瀝青中，阻燃劑摻量根據(jù)室內(nèi)研究確定為5%，攪拌30 min以上，確保充分溶解，沒(méi)有沉淀，恒溫至175℃～180℃，然后進(jìn)行膠結(jié)料性能試驗(yàn)，以觀察阻燃劑對(duì)瀝青性能的影響，結(jié)果如表1所示。

表1　瀝青膠結(jié)料性能試驗(yàn)結(jié)果

AMP是灰色粉末，pH為5.5～7.5，密度大于2.2 g/cm3，含水率小于1.0%，吸熱溫度大于260℃，分解溫度大于280℃，氧指數(shù)大于30，煙密度等級(jí)小于70SDR,是一種無(wú)毒環(huán)保的阻燃劑，起到很好的阻燃抑煙作用。

3　溫拌阻燃降噪型瀝青混合料的路用性能試驗(yàn)

對(duì)溫拌阻燃瀝青的混合料進(jìn)行路用性能試驗(yàn)，以觀察溫拌劑和阻燃劑共同對(duì)其路用性能的影響，并對(duì)瀝青混合料類(lèi)型OGFC-13的降噪和抗滑性能進(jìn)行研究[8-15]，比較溫拌阻燃瀝青混合料與普通改性瀝青混合料的性能差異，從而驗(yàn)證該種混合料的技術(shù)可行性。室內(nèi)試驗(yàn)以AC-13和OGFC-13為研究對(duì)象。

3.1材料及級(jí)配

3.1.1集 料

采用了輝長(zhǎng)巖，技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2　集料的物理性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

3.1.2瀝青

普通熱拌瀝青混合料采用SBSⅠ-C型改性瀝青，溫拌阻燃瀝青由高粘瀝青+5%阻燃劑改性而成，溫拌劑在混合料拌合過(guò)程中添加。

3.1.3級(jí)配

瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法，礦料級(jí)配采用OGFC-13、AC-13級(jí)配，試驗(yàn)級(jí)配見(jiàn)表3、表4。

3.2性能評(píng)價(jià)

為了評(píng)價(jià)溫拌阻燃降噪型瀝青混凝土性能同普通熱拌瀝青混合料性能之間的差異，分別對(duì)其及熱拌瀝青混合料進(jìn)行了馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)飛散試驗(yàn)、滲透性試驗(yàn)、抗滑性能試驗(yàn)、降噪性能試驗(yàn)以及試件燃燒試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，表6。

表3　溫拌阻燃降噪型瀝青混合料的級(jí)配

表4　AC-13瀝青混合料的級(jí)配

表5　安全環(huán)保降噪型瀝青混合料的常規(guī)路用性能試驗(yàn)結(jié)果

表6　安全環(huán)保降噪型瀝青混合料的其它路用性能試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果分析：

(1)同普通改性瀝青混合料相比，在拌和溫度降低35℃條件下，溫拌阻燃降噪型瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫性能、水穩(wěn)性能、滲水性能，并具有良好的抗滑和降噪性能。

(2)安全環(huán)保降噪型瀝青混合料的燃燒試件平均燃燒時(shí)間要比AC-13普通瀝青混合料的燃燒試件平均燃燒時(shí)間要短。一方面，大孔隙瀝青混合料可以有效的排除泄露在路面上可燃?xì)怏w，起到一定的阻燃效果，另一方面，阻燃劑的添加也起到一定的阻燃效果。

(3)由于OGFC-13的孔隙率在20%左右，安全環(huán)保降噪型瀝青混合料的質(zhì)量損失較大，低溫性能較AC-13型混合料有所降低。

4　試驗(yàn)路鋪筑

在G35鷹瑞高速公路CP1合同段的赤水隧道路面(YK394+320～YK395+158右幅)上面層進(jìn)行試驗(yàn)路鋪筑。試驗(yàn)路的鋪筑現(xiàn)場(chǎng)如圖1和圖2。

(1)由于溫拌阻燃瀝青混合料在拌和、運(yùn)輸和攤鋪中的溫度比熱拌瀝青混合料低至少3O℃,大大減少了瀝青的老化程度，新鋪路面黑亮，均勻性好。

圖1拌和鍋出料情況

圖2試驗(yàn)路鋪筑情況

(2)溫拌阻燃瀝青混合料在攤鋪過(guò)程中，大大減少了煙霧和氣昧，施工環(huán)境良好，可視度高。

經(jīng)過(guò)對(duì)隧道路面進(jìn)行滲水試驗(yàn)測(cè)試、構(gòu)造深度試驗(yàn)測(cè)試、摩擦系數(shù)試驗(yàn)測(cè)試、平整度試驗(yàn)測(cè)試和噪聲試驗(yàn)測(cè)試，通過(guò)測(cè)試結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)攤鋪效果可知，路面在抗滑、環(huán)保、降噪方面都發(fā)揮了重要的作用，整體上路面設(shè)計(jì)施工成果達(dá)到了我們預(yù)計(jì)的效果。完全符合現(xiàn)代社會(huì)要求環(huán)保、和諧、節(jié)約資源能源的設(shè)計(jì)和施工理念。

5　結(jié)　論

(1)溫拌阻燃瀝青混合料在拌合溫度為140℃時(shí)，瀝青混合料的性能同熱拌瀝青混合料在拌合溫度為175℃時(shí)的混合料性能相差不大，說(shuō)明溫拌劑對(duì)瀝青混合料的降溫效果明顯。

(2)通過(guò)瀝青阻燃性能試驗(yàn)和瀝青混合料試件的燃燒試驗(yàn)可以驗(yàn)證溫拌阻燃降噪型瀝青混合料具有良好的阻燃效果。

(3)溫拌阻燃降噪瀝青混合料同普通瀝青混合料相比具有很好的排水、降噪和抗滑效果。

(4)安全環(huán)保降噪型瀝青混合料的路用性能方面不會(huì)在熱拌瀝青混合料的基礎(chǔ)上降低，實(shí)體工程的鋪筑效果非常好。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡春華,曹亞?wèn)|,嚴(yán)軍,等.溫拌瀝青混合料的應(yīng)用研究[J].上海建設(shè)科技,2006,(6):30-31.

[2]徐世法,顏彬,季節(jié),等.高節(jié)能低排放溫拌瀝青混合料的技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].公路,2005,(7):195-198.

[3]岳輝，周亦唐，梁恩茂.Evotherm溫拌瀝青混合料技術(shù)在云南地區(qū)的應(yīng)用研究[J].福建建材,2010,(1):20-22.

[4]王春.隧道溫拌阻燃瀝青混合料技術(shù)性能研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué),2010.

[5]凌晉,閔曉陽(yáng),盧亮.溫拌瀝青混合料技術(shù)性能研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2010,10(13):3283-3286.

[6]周燁.不同類(lèi)型混合料溫拌技術(shù)性能研究[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版,2010,(12):186-189,198.

[7]廖文華,羅敏.溫拌阻燃瀝青混凝土在隧道路面中的應(yīng)用技術(shù)研究[J].公路交通技術(shù),2010,(3):116-119.

[8]李闖民.開(kāi)級(jí)配瀝青磨耗層(OGFC)的研究[J].公路,2002,(3):70-75.

[9]李樂(lè)洲,伍石生,毛琦.美國(guó)佐治亞州交通廳OGFC的開(kāi)發(fā)歷程[J].中外公路,2003,23(1):21-24.

[10]嚴(yán)軍,王儀融.排水瀝青混合料透水性能的評(píng)價(jià)研究[J].公路交通科技,2002,19(6):35-37.

[11]張海,李冬松,歐陽(yáng)偉，等.基于乳化平臺(tái)的votherm溫拌瀝青混合料性能[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2009,25(2):240-243.

[12]于江,王素英,李林萍.Evotherm-DAT溫拌瀝青混合料壓實(shí)性能試驗(yàn)研究[J].中外公路,2013,33(5):227-230.

[13]彌海晨,祁峰,郭平，等.乳化型溫拌瀝青混合料性能試驗(yàn)方法研究[J].中外公路,2012,31(6):238-240.

[14]劉永貴,凌劍興,張繼森，等.Evotherm溫拌瀝青混合料性能試驗(yàn)研究[J].公路工程,2013,38(1):14-16.

[15]王鵬，黃衛(wèi)東.采用DAT添加劑的溫拌瀝青拌合溫度[J].長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2010,7(2):12-18.

TechnicalApplicationofWarm-MixFlame-retardantNoiseReductionAsphaltMixtureinTunnelPavement

WU Xi-rong1,LI Su-xian2

(1.KeyLaboratoryofHighwayConstruction&MaintenanceTechniqueinLoessRegion,ShanxiProvincialResearchInstituteofCommunications,Taiyuan,Shanxi030006,China；2.ChengdeResearchInstituteofUrbanPlanningandDesign,Chengde,Hebei067000,China)

Abstract：To reduce the heat and smoke produced by hot mix asphalt mixture and the threat to the health of construction personnel,a new warm-mix flame-retardant noise reduction asphalt mixture was developed.This mixture requires lower mixing temperature and it has excellent performance of flame retardance and noise reduction.The comparison test between OGFC-13,the warm-mix flame-retardant noise reduction asphalt mixture,and AC-13,the hot-mix asphalt mixture was conducted to analyze the mixture properties of flame retardance and noise reduction under different mixing temperature.The excellent paving performance of the warm-mix flame-retardant noise reduction asphalt mixture was verified in the construction of Chishui tunnel in Jiangxi.The result indicates that the warm-mix flame-tretardant asphalt mixture performances better at cooling,antiflaming and noise reduction than the ordinary hot-mix asphalt mixture,due to the warm-mix flame-retardant technique of adding warm-mix agent and flame retardant.This mixture not only performs well in paving road but also produces less heat and smoke during the construction.The result of the noise test of the test road suggests that this mixture can reduce the noise for about 5dB or so.

Keywords：tunnel;warm-mix and flame-retardant asphalt;grading;road performance;test road

DOI:10.3969/j.issn.1672-1144.2014.06.035

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.217

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672—1144(2014)06—0172—04

作者簡(jiǎn)介：吳喜榮(1982—)，女，山西大同人，碩士，工程師，主要從事路基路面科研工作。

基金項(xiàng)目：江西省交通廳科技項(xiàng)目(200832)

收稿日期：2014-08-13修稿日期：2014-09-25