隧道溫拌阻燃瀝青混合料性能與應用研究

白錦霞 趙馨鑫

摘要：針對隧道瀝青路面的鋪裝特點，對溫拌阻燃瀝青混合料進行室內(nèi)配合比設計及相關性能試驗，選用一種拌和溫度、阻燃效果均好的瀝青混合料進行實際工程鋪筑、檢測。結(jié)果表明，溫拌阻燃瀝青混合料應用于隧道路面施工中有諸多優(yōu)點，且后期使用效果均良好，能達到熱拌瀝青混合料的路用性能。

關鍵詞：隧道 溫拌阻燃瀝青混合料路用性能

中圖分類號： U45 文獻標識碼：A

近年來，隨著我國交通基礎設施建設規(guī)模的逐步擴大和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，在西部高原山區(qū)修建大量的高速公路，由于地勢限制，公路隧道修建的數(shù)量也日益增多。據(jù)交通運輸部統(tǒng)計，截至2012年底，我國公路總里程達423.75萬公里，其中特長隧道有441處、長隧道1944處，累計達528.92萬米，并且在以每年100多公里的速度遞增，已成為世界上公路隧道最多的國家。不僅山嶺地區(qū)隧道建設規(guī)模增大，在大城市為了交通方便，節(jié)約行車時間，出現(xiàn)了越江跨海工程采用水底公路隧道的方案。與傳統(tǒng)水泥混凝土路面相比，瀝青路面由于其自身的諸多優(yōu)勢而逐漸取代水泥混凝土路面，成為當今隧道路面鋪裝的主流。而隧道路面鋪裝的瀝青阻燃性問題，也成為隧道路面施工及使用研究的一個重點和難點。本文是基于青島膠州灣海底隧道路面工程展開研究并獲得一定成果。

1.原材料

瀝青：I-D級SBS改性瀝青以及摻加APFR隧道路面專用復合阻燃改性劑的成品阻燃瀝青，其性能如表1.1-1.2所示。溫拌劑：美國產(chǎn)TMHSDAT。集料：安丘石料場玄武巖，其物理性能如表1.3-1.5所示。礦粉填料：青島經(jīng)緯恒業(yè)建材有限公司生產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，視密度為2.831g/cm3。纖維穩(wěn)定劑：聚酯纖維。

表1.1 SBS改性瀝青各項技術指標

表1.2 阻燃瀝青各項技術指標

表1.3 粗集料技術指標

表1.4 細集料技術指標

表1.5礦粉技術指標

2.阻燃瀝青混合料配合比設計

2.1級配設計

本論文采用阻燃瀝青進行SMA-10瀝青混合料配合比設計。礦料級配范圍如圖2.1所示,滿足規(guī)范范圍。

圖2.1 SMA-10礦料級配范圍

2.2最佳油石比確定

通過馬歇爾試驗，確定瀝青混合料的最佳油石比，采用6.3%、6.6%、6.9%三個油石比成型馬歇爾試件。各油石比的體積參數(shù)和力學指標如表2.1所示。

表2.1SMA-10各油石比體積參數(shù)及力學指標

由表2.1可知，當油石比為6.6%時，空隙率為3.7%，其他各項指標均能滿足規(guī)范要求。通過謝倫堡析漏試驗和肯塔堡飛散試驗來對其進行檢驗，試驗結(jié)果均滿足設計及規(guī)范要求，具體結(jié)果如表2.2和表2.3所示。因此，最佳油石比為6.6%。

表2.2 SMA-10謝倫堡析漏試驗結(jié)果

表2.3 SMA-10肯塔堡飛散試驗結(jié)果

3 阻燃瀝青混合料路用性能研究

本文主要對SMA-10瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性以及滲水系數(shù)進行研究，分析添加APFR阻燃劑對瀝青混合料路用性能的影響。

表3.1 阻燃瀝青混合料高溫車轍試驗結(jié)果

表3.2 阻燃瀝青混合料低溫彎曲試驗結(jié)果

表3.3阻燃瀝青混合料凍融劈裂試驗結(jié)果

表3.4 阻燃瀝青混合料滲水系數(shù)試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明：采用APFR阻燃瀝青的混合料的高穩(wěn)定性得到提高、低溫抗裂性能有所下降、水穩(wěn)定性及滲水系數(shù)變化不甚明顯，且均能滿足規(guī)范要求。

4 阻燃瀝青混合料燃燒性能研究

總結(jié)現(xiàn)行的瀝青混合料的燃燒評價方法，結(jié)合公路隧道火災發(fā)生的特點，本文采用93#汽油作為燃燒物質(zhì)，選用常用的車轍板試件，通過試驗室現(xiàn)場模擬汽油發(fā)生泄漏并發(fā)生火災，進行燃燒試驗，評價阻燃效果。

通過車轍板的燃燒模擬試驗，測得各個試件的燃燒時間如下表4.1所示。

表4.1車轍板試件燃燒時間

從表4.1和4.2可知，常規(guī)瀝青混合料的平均燃燒時間長于APFR阻燃瀝青混合料，且常規(guī)瀝青混合料試件表面溫度也高于阻燃瀝青混合料試件表面溫度。說明，加入阻燃劑能有效的阻止瀝青混合料的燃燒。

5 實體工程驗證

青島膠州灣海底隧道路面工程上面層采用溫拌阻燃瀝青混合料SMA-10鋪筑后，至今使用效果良好，成品瀝青路面相關檢測指標如下表5.1~5.2所示。

表5.1青島膠州灣海底隧道路面上面層壓實度數(shù)據(jù)

表5.2青島膠州灣海底隧道路面上面層平整度數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

（1）溫拌阻燃瀝青混合料的目標配合比為：（10~15）：（5~10）：（3~5）：（0~3）：礦粉= 5.0：52.0：17.0：17.0：9.0，油石比：6.6%，聚酯纖維0.3%，溫拌劑：瀝青的10%。

（2）溫拌阻燃瀝青混合料的路用性能較常規(guī)瀝青混合料無大差異，且能提高其施工和易性。

（3）溫拌阻燃瀝青混合料的燃燒性能（阻燃效果）較常規(guī)瀝青混合料有較大提高，能有效阻止瀝青混合料的進一步燃燒。

（4）青島膠州灣海底隧道路面工程采用溫拌阻燃瀝青混合料SMA-10鋪筑的上面層，至今使用效果良好，無明顯破壞。

參考文獻

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【個人簡介】

姓名：白錦霞 性別：女民族：漢

政治面貌：黨員