長(zhǎng)大隧道低溫阻燃瀝青混凝土及其應(yīng)用研究.pdf

1、長(zhǎng)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(zhǎng)大公路隧道中攤鋪常規(guī)熱拌瀝青路面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備、人員以及瀝青路面質(zhì)量都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。高溫瀝青混合料在長(zhǎng)大隧道相對(duì)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(wú)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(yán)重威脅著現(xiàn)場(chǎng)施工人員的身體健康。因此，如果在不犧牲瀝青路面長(zhǎng)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(jìn)行隧道瀝青路面的攤鋪和碾壓，將大大改善長(zhǎng)大隧道瀝青路面的施工環(huán)境，對(duì)于構(gòu)建以人為本的和諧社會(huì)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文在試驗(yàn)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(shí)成型過(guò)程中的壓實(shí)能量指數(shù)CEI和密實(shí)曲線斜率k1、剪應(yīng)力指標(biāo)角度解釋了摻加低溫添加劑的瀝青混合料更容易壓實(shí)的機(jī)理。熱拌瀝青混凝土在較低溫度下施工的機(jī)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(shí)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(jìn)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(shí)的工程問(wèn)題。摻加DAT的瀝青混合料的密實(shí)曲線斜率k1值比不摻加DAT瀝青混合料的密實(shí)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(guò)程中更加容易壓實(shí)。同樣地，摻加DAT的瀝青混合料的壓實(shí)能量指數(shù)CEI比不摻加DAT瀝青混合料的壓實(shí)能量指數(shù)CEI小，也

4、說(shuō)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(shí)。
　　 在壓實(shí)機(jī)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(duì)各種技術(shù)瀝青混凝土的主要路用性能做了試驗(yàn)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(lèi)型有關(guān)。SA、SW可以明顯降低試驗(yàn)所用基質(zhì)瀝青的粘度，SZ對(duì)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(shí)，均可以增加橡膠瀝青的軟化點(diǎn)，使對(duì)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(shí)可以大幅度提高橡膠瀝青的軟化點(diǎn)。在降粘方面，SA摻量并不是越高越好，而是存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)摻量(1.5％)即可達(dá)到降粘目的。盡管低溫施工添加劑SA、SW對(duì)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(huì)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(yàn)和橡膠瀝青混凝土低溫施工模擬試驗(yàn)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(shí)，可以大幅提高橡膠瀝青混凝土的高溫性能，這可以同時(shí)解決當(dāng)前橡膠瀝青混凝土施工溫度過(guò)高、試驗(yàn)檢測(cè)或設(shè)計(jì)中橡膠瀝青混凝土抗車(chē)轍性能差的問(wèn)題。室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(shí)，由于目前阻燃瀝青和阻燃瀝青混凝土阻燃性能的測(cè)試手段和評(píng)價(jià)方法主

7、要借鑒化工領(lǐng)域的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)。瀝青路面阻燃性能的評(píng)價(jià)還沒(méi)有獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)規(guī)范，將目前的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到瀝青混凝土路面阻燃性能的測(cè)試和評(píng)價(jià)方面還存在一定的問(wèn)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(cè)試和評(píng)價(jià)。對(duì)于瀝青混凝土路面使用的瀝青和瀝青混合料來(lái)說(shuō)，制定出相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為瀝青混凝土路面阻燃性能的評(píng)價(jià)提供必要的檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，在公路建設(shè)飛速發(fā)展的今天具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。所以，本文接著通過(guò)其他行業(yè)現(xiàn)有阻

8、燃測(cè)試評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試標(biāo)準(zhǔn)不適用于瀝青燃燒性能的測(cè)試，主要是因?yàn)楝F(xiàn)有測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)在試樣尺寸和點(diǎn)火時(shí)間上存在較大的差異。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試分析，提出了瀝青阻燃（或燃燒）性能測(cè)試方法及其試樣的尺寸、點(diǎn)火時(shí)間、放置時(shí)間要求，瀝青阻燃試驗(yàn)的瀝青試樣尺寸宜取80mm×7mm×4mm或80mm×6mm×4mm，瀝青試樣點(diǎn)火時(shí)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(duì)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(duì)瀝青或?yàn)r青混凝土的燃燒性能無(wú)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(shí)還應(yīng)考察相應(yīng)瀝青混凝土的抗水損壞性能。
　　 最后，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土中正常含量礦粉的加入會(huì)大幅影響瀝青的燃燒特性