摘 要: 阻燃瀝青混凝土在儲運使用過程中常發生嚴重的離析問題, 通常儲存時間不能超過48 h。且試驗表明, 在瀝青中加入阻燃劑后嚴重影響了瀝青的性能。在沿江高速公路中有4 條隧道應用了一項隧道瀝青混凝土路面新型阻燃改性技術, 將一種特制的阻燃改性劑直接添加到瀝青混合料中, 并對其進行阻燃改性, 在不影響瀝青混合料路用性能的基礎上顯著提高瀝青混凝土路面的阻燃性能。
關鍵詞: 阻燃瀝青混凝土路面; 阻燃改性劑; 阻燃性; 路用性能
安徽沿江高速公路是國家和省重點建設工程,其中YJ 1- LM 02 合同段工程中, 共有4 條隧道(朱村隧道、梅沖É 號隧道、梅沖Ê 號隧道以及大尖山隧道) 做瀝青混凝土路面鋪筑。為了提高瀝青混凝土路面在隧道中的阻燃防火性能, 此4 條隧道瀝青混凝土路面的表面層施工中采用阻燃瀝青混合料鋪筑。
經調研得知, 傳統阻燃瀝青技術主要是借鑒高分子聚合物阻燃理論[ 1 ]——在瀝青中添加有機鹵素或磷酸鹽類粉末阻燃劑來制備阻燃瀝青, 或在改性瀝青中加入阻燃劑制備阻燃改性瀝青。但這種傳統的阻燃瀝青制備方法存在下列問題。
(1) 阻燃瀝青大都利用粉末性阻燃劑, 加入瀝青時容易飛散, 造成環境污染。
(2) 阻燃瀝青制備的能源消耗較大; 在瀝青中添加阻燃劑的工藝不但增加了生產環節的能源消耗,瀝青的二次加熱也會導致瀝青性能的進一步劣化,且造成了瀝青制備過程中有害氣體的二次排放。
(3) 粉末狀阻燃劑與瀝青的密度差別大, 存在相容性差的問題, 使制備的阻燃瀝青在儲運使用過程中很容易發生離析。并且過多的阻燃劑可能降低瀝青延度, 造成較明顯的影響。因而為了保證瀝青的延伸性, 阻燃劑的加入量勢必會受到限制, 阻燃瀝青混凝土路面的阻燃程度也就很難提高。
在沿江高速公路YJ 1- LM 02 合同段隧道工程中采用了一種對瀝青混合料進行阻燃改性的顆粒狀阻燃改性劑——FRMAXTM 環保型阻燃改性劑, 這種改性劑使用方便, 無需改變原有生產工序, 無需增加任何設備; 無需增加任何能源消耗, 在保證原瀝青混合料路用性能的基礎上顯著提高了瀝青混凝土路面的阻燃性。
1 瀝青混合料路用性能試驗結果對比
沿江高速公路YJ 1- LM 02 合同段隧道工程的獨特之處在于使用了可以對瀝青混合料進行阻燃改性的阻燃改性劑。阻燃改性劑添加到拌和鍋后, 高溫干拌過程中熔化粘附在石料表面, 在濕拌過程中熔化的阻燃改性劑與瀝青相容, 從而起到了阻燃作用。
通過對現場的改性瀝青混合料及阻燃改性瀝青混合料進行路用性能檢測, 對比檢驗結果可以看出阻燃改性劑對瀝青混合料的影響。試驗中儀器規格與試驗方法嚴格遵守《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ 052—2000) 進行。
1．1 材料
(1) 瀝青。
采用蕪湖生產的SBS 成品改性瀝青, 產品性能符合《安徽省沿江高速公路瀝青路面上面層施工指導意見》中SBS 改性瀝青的技術要求, 施工用瀝青檢測結果見表1。
(2) 阻燃劑。
FRMAXTM 環保型阻燃改性劑的添加量為瀝青混合料質量的015% , 其性能指標見表2。
(3) 集料。
①粗集料: 玄武巖, 產地樅陽。
②細集料: 石灰巖機制砂, 產地徐嶺。
③填料: 石灰礦粉, 產地遠嶺; 采用消石灰作為抗剝落劑, 產地滁洲。
1．2 瀝青混合料礦料級配及瀝青用量
沿江高速公路YJ 1- LM 02 合同段瀝青混凝土路面上面層采用4 cm 厚AC213 改進型細粒式瀝青混凝土抗滑表層。瀝青混合料礦料級配見表3～ 表5。
1．3 AC213C 阻燃瀝青混合料現場拌和
(1) 從拌和樓的觀察窗將FRMAXTM 阻燃改性劑摟入拌和鍋內, 使阻燃改性劑與礦料在185℃下進行干拌, 拌和時間在無阻燃添加劑的正常攪拌時間上適當增加3～ 5 s。
(2) 將已加熱到175℃的熱改性瀝青按規定用量加入到拌和鍋內, 濕拌時間比無阻燃添加劑的正常拌和時間降低3～ 5 s, 以拌和均勻一致、無花白料、瀝青均勻裹覆集料為度。
(3) 攤鋪碾壓按常規施工要求進行。
1．4 AC－13 瀝青混合料現場試驗結果(以大尖山隧道為例, 具體見表6)
1．5 討論
(1) 水穩定性: AC－13 改性瀝青外加阻燃改性劑混合料的浸水穩定度高于AC213 改性瀝青混合料, 凍融劈裂強度比略低于AC－13 改性瀝青混合料, 但凍融劈裂抗拉強度高于AC213 改性瀝青混合料。試驗結果表明, 使用FRMAX 阻燃改性劑與瀝青混合前后其水穩定性基本沒發生變化。
(2) 高溫穩定性: 由表6 可知,AC－13 改性瀝青混合料與外加阻燃改性瀝青混合料車轍動穩定度D S 值接近, 不僅滿足了工程技術要求(≥2 800 次ömm ) , 而且均大于6 000 次ömm , 表明其高溫性能較好。
2 阻燃性能測試
2．1 阻燃性能評價[3 ]
評價阻燃性的標準是極限氧指數(O I) , 定義為在規定條件下, 試樣在N 2 和O 2 混合氣體中, 維持平衡燃燒所需的最低氧氣濃度。空氣中的氧氣濃度為21% , 當氧指數O I< 21%為易燃材料; 21%～ 27%為可燃材料; > 27% 為該材料在火中自行熄滅。日本J ISK7201[ 4 ]規定: 氧指數O I> 30%為難燃1 級; 27%～ 30% 為難燃2 級; 24%～ 27% 為難燃3 級; 24%～21% 為難燃4 級; < 21% 為難燃5 級。我國現階段隧道瀝青混凝土路面工程使用的阻燃瀝青氧指數大都為23% 左右。
2．2 阻燃性能檢測
經業主、監理和阻燃劑供應方共同現場取樣, 送國家防火建筑材料質量監督檢驗中心檢測。檢測結果: 阻燃瀝青的氧指數為2610%。此數據表明: 本項目用瀝青混合料完全達到隧道瀝青混凝土路面阻燃要求。
3 結論
通過沿江高速公路YJ 12LM 02 合同段隧道工程的隧道阻燃新技術的應用情況得出以下幾點。
(1) 從根本上解決了阻燃劑在瀝青中的沉淀問題和對瀝青性能指標的影響, 在保證阻燃瀝青混凝土路面路用性能的基礎上提高了路面的阻燃性。
(2) 使用的阻燃瀝青混合料生產工藝簡單, 無需增加其他生產設備、不增加能耗、不增加施工成本、不增加有害氣體的二次排放。
(3) 為阻燃劑在道路瀝青材料中的應用另辟蹊徑, 適合于在隧道瀝青混凝土鋪面工程中推廣應用。
參考文獻:
[1] 郭進存, 廖克儉, 戴躍鈴. 阻燃瀝青的研制[J ]. 遼寧石油化工大學學報, 2005, 25 (2) 1
[2] JTG F40- 2004, 公路瀝青路面施工技術規范[S ]1
[3] 羅小鋒, 于劍英, 吳少鵬1 阻燃瀝青的制備與性能研究[J ]1 石油瀝青, 2005, 19 (4) 1
[4] 李祖偉, 陳輝強, 牟建波, 陳仕周1 瀝青阻燃改性技術及其阻燃機理[J ]1 長沙交通學院學報, 2002, 18 (4) 1
