長大隧道低溫阻燃瀝青混凝土及其應(yīng)用研究.pdf

1、長大隧道瀝青混凝土路面鋪筑施工目前使用的是溫度較高的熱拌瀝青混凝土技術(shù)。長大公路隧道中攤鋪常規(guī)熱拌瀝青路面對現(xiàn)場施工設(shè)備、人員以及瀝青路面質(zhì)量都提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。高溫瀝青混合料在長大隧道相對封閉的空間內(nèi)必然釋放、聚集大量的熱量和有害氣體。高溫容易導(dǎo)致攤鋪設(shè)備和碾壓設(shè)備無法正常工作，而瀝青高溫狀態(tài)下所釋放出的有害氣體和輻射熱又嚴重威脅著現(xiàn)場施工人員的身體健康。因此，如果在不犧牲瀝青路面長期路用性能的前提下，能采用大幅低于常規(guī)熱拌瀝青混合料

2、的攤鋪溫度和碾壓溫度進行隧道瀝青路面的攤鋪和碾壓，將大大改善長大隧道瀝青路面的施工環(huán)境，對于構(gòu)建以人為本的和諧社會具有重要現(xiàn)實意義。
　　 本文在試驗研究的基礎(chǔ)上，分別從瀝青結(jié)合料在施工溫度范圍內(nèi)的粘度、瀝青混合料壓實成型過程中的壓實能量指數(shù)CEI和密實曲線斜率k1、剪應(yīng)力指標角度解釋了摻加低溫添加劑的瀝青混合料更容易壓實的機理。熱拌瀝青混凝土在較低溫度下施工的機理是加入的添加劑能降低瀝青結(jié)合料在一定溫度范圍內(nèi)（拌和溫度、攤鋪溫

3、度或碾壓溫度范圍）的粘度，從而實現(xiàn)在低于熱拌瀝青混合料的拌和溫度、攤鋪溫度或者碾壓溫度下進行拌和、攤鋪或碾壓，這在一定程度上解決了較低溫度下瀝青混凝土路面碾壓不實的工程問題。摻加DAT的瀝青混合料的密實曲線斜率k1值比不摻加DAT瀝青混合料的密實曲線斜率k1值大，即摻加DAT的瀝青混合料比不摻加DAT的瀝青混合料在施工過程中更加容易壓實。同樣地，摻加DAT的瀝青混合料的壓實能量指數(shù)CEI比不摻加DAT瀝青混合料的壓實能量指數(shù)CEI小，也

4、說明了摻加DAT的瀝青混合料比不摻加DAT的瀝青混合料在施工階段更加容易壓實。
　　 在壓實機理研究的基礎(chǔ)上，本文全面分析了目前常用的低溫施工瀝青混凝土技術(shù)，對各種技術(shù)瀝青混凝土的主要路用性能做了試驗研究分析。得出低溫施工添加劑SA、SW、SZ的降粘效果與瀝青品種或類型有關(guān)。SA、SW可以明顯降低試驗所用基質(zhì)瀝青的粘度，SZ對基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青粘度的降低效果較差。三種添加劑SA、SW和SZ可以明顯降低橡膠瀝青在較高溫度和較

5、低溫度下粘度的同時，均可以增加橡膠瀝青的軟化點，使對應(yīng)橡膠瀝青的高溫性能得以改善。相比之下，SZ可以更明顯降低橡膠瀝青在較低施工溫度下的粘度，同時可以大幅度提高橡膠瀝青的軟化點。在降粘方面，SA摻量并不是越高越好，而是存在一個經(jīng)濟摻量(1.5％)即可達到降粘目的。盡管低溫施工添加劑SA、SW對基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青的降粘效果較SZ好，但SA、SW容易引起瀝青混合料抗水損壞性能的下降。SZ和DAT幾乎不會降低瀝青混合料的抗水損壞性能。室

6、內(nèi)瀝青結(jié)合料的降粘試驗和橡膠瀝青混凝土低溫施工模擬試驗表明，橡膠瀝青更適合于低溫施工，其適合的添加劑為SZ或DAT。其中，SZ在大幅降低橡膠瀝青粘度的同時，可以大幅提高橡膠瀝青混凝土的高溫性能，這可以同時解決當前橡膠瀝青混凝土施工溫度過高、試驗檢測或設(shè)計中橡膠瀝青混凝土抗車轍性能差的問題。室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗路表明DAT低溫施工技術(shù)可以適用于隧道環(huán)境施工。
　　 同時，由于目前阻燃瀝青和阻燃瀝青混凝土阻燃性能的測試手段和評價方法主

7、要借鑒化工領(lǐng)域的測試方法和標準。瀝青路面阻燃性能的評價還沒有獨立的標準和試驗規(guī)范，將目前的試驗方法和標準應(yīng)用到瀝青混凝土路面阻燃性能的測試和評價方面還存在一定的問題，甚至有些方法根本不適用于阻燃瀝青或阻燃瀝青混凝土阻燃性能的測試和評價。對于瀝青混凝土路面使用的瀝青和瀝青混合料來說，制定出相應(yīng)的試驗規(guī)范和標準，為瀝青混凝土路面阻燃性能的評價提供必要的檢測評價方法，在公路建設(shè)飛速發(fā)展的今天具有重要的現(xiàn)實意義。所以，本文接著通過其他行業(yè)現(xiàn)有阻

8、燃測試評價方法和標準在瀝青方面的應(yīng)用分析，得出塑料、橡膠和紡織品三種燃燒性能測試標準不適用于瀝青燃燒性能的測試，主要是因為現(xiàn)有測試標準在試樣尺寸和點火時間上存在較大的差異。通過試驗測試分析，提出了瀝青阻燃（或燃燒）性能測試方法及其試樣的尺寸、點火時間、放置時間要求，瀝青阻燃試驗的瀝青試樣尺寸宜取80mm×7mm×4mm或80mm×6mm×4mm，瀝青試樣點火時間宜大于30s，建議取40s。
　　 然后，根據(jù)隧道低溫阻燃瀝青混凝土

9、的要求，分析了添加劑SA、SW、SZ、DAT對瀝青和阻燃瀝青的燃燒性能的影響，得出各種低溫添加劑對瀝青或瀝青混凝土的燃燒性能無不利影響。在瀝青中加入SA、SW、SZ、DAT，在不改變?yōu)r青燃燒性能的情況下，有效地降低了瀝青的粘度，有利于在隧道環(huán)境的施工應(yīng)用。鑒于SA、SW容易引起瀝青混合料抗水損壞性能的降低，使用時還應(yīng)考察相應(yīng)瀝青混凝土的抗水損壞性能。
　　 最后，通過試驗發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土中正常含量礦粉的加入會大幅影響瀝青的燃燒特性