新型瀝青煙氣抑制劑及其抑煙效果評價研究.pdf

1、瀝青路面由于其獨特的優(yōu)點,在國內(nèi)外得到廣泛的應用。瀝青混合料在高溫(120℃～180℃)拌和與攤鋪施工過程中,會產(chǎn)生大量含有有毒有害成分的瀝青煙氣,這些煙氣對施工人員健康造成嚴重的威脅,同時還會對周圍地表水、地下水、大氣和土壤等自然環(huán)境造成不同程度的污染。探索如何減少瀝青道路施工過程中瀝青煙(氣)及其有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生,對保護施工人員健康和生態(tài)環(huán)境均具有十分重要的意義。本研究在查閱大量中外文獻的基礎(chǔ)上,提出在不以犧牲瀝青混凝土路用性能的

2、前提下,通過在瀝青中添加煙氣抑制劑來減少瀝青煙氣的研究思路,并進行了瀝青煙氣抑制劑的篩選、配比試驗及抑煙效果評價,得到了以下研究結(jié)果:
　　 ①在瀝青煙氣產(chǎn)生規(guī)律方面,以SK70＃、中海油70＃石油瀝青和中石化70#石油瀝青為對象,模擬瀝青道路鋪筑工況,進行了瀝青煙氣產(chǎn)生的規(guī)律及影響因素研究,得出影響瀝青產(chǎn)生煙氣的因素包括加熱溫度、加熱時間、瀝青類型等。當加熱溫度為180℃的條件下,瀝青的產(chǎn)煙量增加最快的時間段為加熱0～4h內(nèi),

3、加熱4h以后,瀝青的產(chǎn)煙速率逐漸放緩并趨于穩(wěn)定。當加熱溫度大于160～180℃后,產(chǎn)煙量快速增加。
　　 ②在瀝青煙氣抑制劑篩選方面,從物理吸附抑煙、吸收溶脹抑煙、聚合物交聯(lián)改性等角度初選出SBS、PE、三聚氰胺、磷鉬酸銨、三氧化鉬、活性炭以及納米CaCO3等七種抑煙物質(zhì),并進行了單項及組合抑煙效果試驗,發(fā)現(xiàn)SBS和納米CaCO3具有較好的抑煙效果,故選取了這兩種物質(zhì)以SK70#、中海油70#和中石化70#三種瀝青為對象做進一步

4、效果及配比實驗,結(jié)果表明:1)當SBS添加水平為4％時,三種瀝青的煙氣減少率依次為20.9％、23.0％和21.7％,添加水平4％為一折點,當添加水平小于4％時,瀝青的產(chǎn)煙速率減少較快;大于4％時,瀝青的產(chǎn)煙速率減少較慢。2)納米CaCO3添加水平選取了2％、4％、5％、6％和8％,瀝青產(chǎn)煙量均隨添加水平增加而減少,當添加水平大于6％時趨于穩(wěn)定,此時三種瀝青的煙氣減少率分別為7.9％、8.7％和8.3％。3)對SBS和納米CaCO3的不

5、同比例復合摻配試驗結(jié)果表明:二者復合添加的抑煙效果比單摻好,并有疊加效應,當添加水平均為6％時,三種瀝青的煙氣減少率均達到最大。減少率最大為中海油70#瀝青,可達到32.0％,因此就抑煙效果而言,6％SBS與6％納米CaCO3復合為最佳摻配比例。但綜合考慮抑煙量、對瀝青混合料性能影響及經(jīng)濟性三個主要因素,SBS和納米碳酸鈣復合抑煙劑的配合添加比例為4％～5％。
　　 ⑨在抑煙效果評價方面,以瀝青煙氣中總懸浮顆粒物(TSP)、多環(huán)

6、芳烴和氣態(tài)烴類物質(zhì)為評價指標,進行了低煙瀝青與基質(zhì)瀝青煙氣排放量的對比實驗分析,結(jié)果表明:1)基質(zhì)瀝青煙氣中的TSP濃度達39.46 mg/m3,復合摻加SBS和納米CaCO3的瀝青煙氣中濃度TSP濃度僅為13.9mg/m3。2)對于16種多環(huán)芳烴,復合摻加SBS和納米CaCO3的瀝青煙氣中的15種芳烴濃度顯著下降,多數(shù)組分的降低率在50％以上,其中苊烯和芴降幅最大,分別從42.55ug/m3下降至4.41ug/m3和2.73ug/m3

7、下降至0.99ug/m3。3)在氣態(tài)烴類物質(zhì)中,總烴濃度從3.49mg/m3下降至2.58mg/m3,非甲烷總烴濃度從1.62mg/m3下降至0.51mg/m3。
　　 ④通過馬歇爾試驗和對比性能試驗,復合煙氣抑制劑對低煙瀝青混合料的性能研究結(jié)果表明:1)復合摻加納米CaCO3和SBS的瀝青混合料的穩(wěn)定度明顯高于單摻的瀝青混合料的穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度,說明復合摻加不但抑煙效果好,而且更有助于提高混合料的強度和高溫穩(wěn)定性。2)SBS和

8、納米CaCO3摻量為4～6％的范圍內(nèi),5％SBS和4％納米CaCO3復合添加可以取得最佳的瀝青混合料性能,使瀝青混合料的性能得到最大提高。
　　 ⑤結(jié)合重慶繞城高速公路玉峰山隧道道路施工進行了實際路面鋪筑抑煙效果的現(xiàn)場試驗,以總懸浮顆粒物(TSP)、多環(huán)芳烴和氣態(tài)烴類物質(zhì)三大類為評價指標,分析結(jié)果顯示:1)普通瀝青路面鋪裝過程中,TSP濃度為3.51mg/m3;低煙瀝青路面鋪裝過程中,TSP濃度為1.69mg/m3。2)抑煙劑對

9、苊烯、芴、蒽、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽等9種組分抑制效果明顯,其中苊烯濃度從1.981ug/m3下降至1.599ug/m3,苯并[a]蒽從0.189ug/m3下降至0.096ug/m3,苯并[b]熒蒽從0.089ug/m3下降至0.039ug/m3,苯并[a]芘從0.015ug/m3下降至0.004ug/m3?，F(xiàn)場氣體采樣分析結(jié)果說明SBS和納米CaCO3復合煙氣抑制劑具有良好的