溫拌阻燃瀝青路面施工問題探討

賴文華

（江西省高速資產(chǎn)經(jīng)營有限責(zé)任公司，江西 南昌 330008）

0 引言

我國南方地區(qū)高速公路建設(shè)過程中橋隧多且公路隧道長，水泥混凝土路面安全性能差、抗滑系數(shù)低、噪聲大、行車舒適度不良，而改用瀝青混凝土路面能有效避免以上問題。但是瀝青材料屬可燃性材料，且隧道內(nèi)部通風(fēng)差，如遇火災(zāi)，瀝青混凝土路面材料燃燒后將釋放大量有毒氣體，加重災(zāi)害損失。此外，當(dāng)前隧道路面加鋪瀝青混合料主要采用熱拌工藝，在消耗能源的同時還會產(chǎn)生大量的CO2等有害氣體和煙塵，造成施工人員人身傷害和環(huán)境污染。溫拌阻燃瀝青主要通過在基質(zhì)瀝青中摻加阻燃劑和降低黏性的溫拌劑達(dá)到雙重改性的目的，既能在隧道路面發(fā)生火災(zāi)時增強(qiáng)路面材料防火安全性能，又能顯著降低施工溫度。

某繞城高速西北段第3合同段全長18.41km，按雙向六車道設(shè)計，包括2道隧道，其中1#隧道左右幅分別長3.87km和3.83km；2#隧道左右幅分別長1.7767km和1.84km?？紤]到隧道較長且路面鋪筑面積大，為營造較好的隧道路面施工環(huán)境，并保證路面安全運(yùn)營，決定在隧道路面施工中使用溫拌阻燃瀝青混凝土材料。

1 溫拌阻燃瀝青混合料性能

1.1 溫拌阻燃瀝青制備

通過添加阻燃劑和溫拌劑進(jìn)行SBS改性瀝青雙重改性，使其同時具備阻燃和溫拌等路用性能。為確定改性劑類型及使用量，使用不同的改性劑并按不同用量添加后進(jìn)行配方設(shè)計及正交優(yōu)化試驗(yàn)[1]，根據(jù)試驗(yàn)所得黏度、氧化指數(shù)及老化參數(shù)等結(jié)果確定改性劑類型、最佳摻量及溫控幅度。該工程通過試驗(yàn)，最終決定使用EC-120型有機(jī)降粘型溫拌劑，并按照瀝青質(zhì)量的3.5%添加，同時按瀝青質(zhì)量的7%摻加FRMAX高效阻燃劑。

該公路溫拌阻燃瀝青混合料使用SBS改性瀝青，其25℃針入度55（0.1mm），5℃延度22.6cm，軟化點(diǎn)為71.1℃，均符合規(guī)范要求。所用EC-120型有機(jī)降粘型溫拌劑閃點(diǎn)≥250℃，熔點(diǎn)90～110℃，黏度0.01～0.012Pa·s，密度0.85～1.05g/cm3，針入度≤1（0.1mm），凝固點(diǎn)≥90℃。FRMAX高效阻燃劑外觀為白色粉末，密度0.8～1.8，阻燃劑有效含量85%，熔融溫度至少130℃。

進(jìn)行溫拌阻燃瀝青制備時，先進(jìn)性SBS改性瀝青的取樣和稱量，并按設(shè)計溫度勻速攪拌，按瀝青質(zhì)量分別稱量7%的高效阻燃劑和3.5%的溫拌劑，在攪拌的同時將阻燃劑和溫拌劑分次加入SBS瀝青材料中，待摻加完畢后再持續(xù)攪拌1/2h。攪拌過程中SBS改性瀝青的溫度應(yīng)始終保持在設(shè)計溫度，攪拌時間應(yīng)根據(jù)阻燃劑及溫拌劑分散融化情況適當(dāng)調(diào)整。值得注意的是，在制備溫拌阻燃瀝青混合料的過程中，溫拌劑一般直接投入瀝青罐內(nèi)溶解，而阻燃劑則直接投入拌和鍋中。嚴(yán)格按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）及《塑料燃燒性能試驗(yàn)方法 氧指數(shù)法》（GB 2406—1993）等規(guī)范的要求進(jìn)行溫拌阻燃瀝青混合料Brookfield旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)和極限氧指數(shù)試驗(yàn)[2]。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，按照瀝青質(zhì)量的7%和3.5%分別摻加高效阻燃劑和溫拌劑后，溫拌阻燃瀝青軟化點(diǎn)從71.1℃上升至80.9℃，25℃針入度從55（0.1mm）降至46（0.1mm），5℃延度從22.6cm減小至19.3cm。

1.2 溫拌阻燃瀝青混合料性能

該公路瀝青路面上面層采用AC-13密級配溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范按照逐級回配方法進(jìn)行級配范圍調(diào)整，最終得出的合成級配詳見表1。經(jīng)過綜合分析，所確定的最佳油石比為4.8%，調(diào)整后各種礦料摻配比例為4#熱料倉∶3#熱料倉∶2熱料倉∶礦粉∶瀝青油=38%∶21%∶39%∶2%∶4.8%。

表1 礦料合成級配

為進(jìn)行溫拌阻燃瀝青混合料性能試驗(yàn)，對SBS改性瀝青，AC-13密級配類型按照140℃的擊實(shí)溫度雙面擊實(shí)80次，并摻加7%的高效阻燃劑和3.5%的溫拌劑后按4.8%的最佳油石比成型試件，以進(jìn)行殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)和馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果詳見表2。

表2 溫拌阻燃瀝青混合料殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)和馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)規(guī)范及設(shè)計要求，進(jìn)行60℃車轍動穩(wěn)定度試驗(yàn)，試驗(yàn)輪往返碾壓速度為42次/min，接地壓強(qiáng)為0.8MPa，則試驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)輪在溫拌阻燃瀝青混合料鋪層上往返行走1h內(nèi)45min的變形量為2.007～2.024mm，60min的變形量為2.145～2.172mm，均符合規(guī)范要求。

2 溫拌阻燃瀝青路面施工技術(shù)要點(diǎn)

溫拌阻燃瀝青路面施工工藝和質(zhì)量控制措施因所使用的阻燃劑和溫拌劑類型不同而不同，根據(jù)該公路路面所使用阻燃劑和溫拌劑類型，其施工流程如下：

2.1 混合料制備

溫拌阻燃瀝青混合料的制備工藝與常規(guī)瀝青混合料制備大致一致，通過瀝青使集料均勻裹覆后由間歇式拌和機(jī)進(jìn)行拌制，拌和周期應(yīng)至少持續(xù)50s，其中干拌和時間不得短于10s。溫拌瀝青混合料拌和溫度通常低于常規(guī)混凝土，熱集料的加熱溫度及混合料出料溫度應(yīng)分別控制在160～165℃和145～155℃。

2.2 攤鋪及壓實(shí)

在進(jìn)行溫拌瀝青混合料攤鋪施工前必須全面進(jìn)行下承層質(zhì)量的檢查，對于下層既有病害必須采取有效措施處治和修復(fù)，并嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計要求撒布粘層瀝青。攤鋪開始前必須將攤鋪機(jī)熨平板預(yù)熱至100℃，并將溫拌瀝青混合料從卸料車中卸至攤鋪機(jī)料倉內(nèi)。攤鋪溫度和速度嚴(yán)格控制在130～135℃和2.0～3.0m/min。

溫拌阻燃瀝青混合料攤鋪結(jié)束后應(yīng)緊跟碾壓，除加水等短暫耽擱外，從攤鋪到碾壓必須一氣呵成。為避免石料磨損或壓縮，不得在低溫狀態(tài)下進(jìn)行混合料反復(fù)碾壓，溫拌阻燃瀝青混合料初壓、復(fù)壓及終壓階段碾壓溫度應(yīng)分別控制在130±5℃、120±5℃、90～100℃。振動壓路機(jī)進(jìn)行混合料碾壓時必須嚴(yán)格按照緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則進(jìn)行。

2.3 開放交通

溫拌阻燃瀝青路面碾壓結(jié)束后應(yīng)自然冷卻，并待混合料表面溫度降至50℃后開放交通，如因交通量大等愿意需要提前開放交通時，可灑冷水降溫。開放交通后的早期階段，必須嚴(yán)格控制交通量及行車速度，禁止車輛急轉(zhuǎn)彎、急剎車，也不得在瀝青路面堆放砂石等建筑材料和停放施工機(jī)械。

3 施工效果綜合評價

溫拌阻燃瀝青混合料和常規(guī)基質(zhì)瀝青混合料相比，集料級配不變，但摻加阻燃劑和溫拌劑后施工成本上升，這也是阻礙溫拌瀝青混凝土在公路路面工程中推廣應(yīng)用的主要方面。但評價該材料應(yīng)用效果時必須綜合考慮施工成本增大、能耗降低程度、有害氣體排放量的減少及隧道運(yùn)行安全性的提升等。統(tǒng)計結(jié)果顯示，隧道溫拌阻燃瀝青混凝土路面施工過程中CO、NO、SO2、NO2、BaP等有害氣體排放量分別為2.0ppm、0.1ppm、1.58mg/m3、0.01ppm及0.49μg/m3，而常規(guī)熱拌瀝青混合料路面施工所排放的CO、NO、SO2、NO2、BaP等有害氣體[3]量分別為85ppm、1.0ppm、5.32mg/m3、0.04ppm及0.93μg/m3。溫拌阻燃瀝青混凝土路面施工技術(shù)應(yīng)用后有害氣體排放量最大降幅達(dá)到84.2%，在維護(hù)施工人員健康及環(huán)境保護(hù)方面效果十分顯著。此外，單位產(chǎn)量溫拌阻燃瀝青混凝土制備可比常規(guī)熱拌瀝青混合料節(jié)省燃油30%～40%，混合料攤鋪碾壓過程中還會進(jìn)一步降低施工機(jī)械燃油量，并大大降低施工機(jī)械高溫?fù)p耗。

4 結(jié)語

綜上所述，公路隧道溫拌阻燃瀝青混凝土路面施工技術(shù)因需要摻加阻燃劑和溫拌劑而施工成本略高于常規(guī)熱拌瀝青混凝土材料，但其施工過程中有害氣體排放量較少，且其混合料制備和攤鋪碾壓過程中燃油消耗量大大降低，社會效益、環(huán)境效益十分顯著。與此同時，溫拌阻燃瀝青混凝土還具有較高的高溫穩(wěn)定性、降噪性、抗車轍及阻燃性，使隧道路面運(yùn)行的安全性和舒適性顯著提高，隨著我國高速公路及隧道建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，溫拌阻燃瀝青混凝土材料越來越顯示出其優(yōu)越的路用性能。