高速公路路面溫拌阻燃瀝青應用技術研究

摘要：以某高速公路為研究背景，探討了溫拌阻燃瀝青中溫拌劑和阻燃劑的最佳用量，并對比了溫拌阻燃瀝青與普通瀝青的性能。研究結果表明：阻燃劑摻量最佳值為12%，溫拌劑摻量最佳值為3.5%，溫拌阻燃瀝青可以使瀝青路面的高溫和低溫性能有效提高。

關鍵詞：高速公路；溫拌劑；阻燃劑；瀝青路面

0" "引言

隨著經濟社會的快速發展，公路項目的建設數量越來越多。當前多通過熱拌工藝生產高速公路路面瀝青混合料，該種生產工藝不僅會造成大量的資源消耗，還會在瀝青混合料生產時產生大量有毒氣體，導致環境受到污染[1]。而溫拌瀝青混合料的生產過程有一定的節能減排效果，可以較好滿足當前高速公路的建設需要。

本文以某高速公路為研究背景，探討了溫拌阻燃瀝青中溫拌劑和阻燃劑的最佳用量，并對比了溫拌阻燃瀝青與普通瀝青的性能。

1" "工程概況

某雙向四車道高速公路全長130km，路基寬度35m，平均填高3.5m，最大和最小填高分別為6m和2.7m。從上面層到基層的各結構層，分別為4cm厚的溫拌阻燃瀝青混合料、6cm厚的復合改性瀝青混凝土、10cm厚的瀝青穩定碎石、18cm厚的水泥穩定碎石。

2" "溫拌阻燃瀝青路面結構材料分析

2.1" " 原材料準備

施工前應優選和檢測所用原材料，在確保檢測結果滿足要求后才可投入使用[2]。

2.1.1" "瀝青

檢測所用SBS改性瀝青的各項性能指標，所得結果如表1所示。從表1的檢測結果看，其各項指標均滿足要求。

2.1.2" "溫拌劑

選用有穩定路用性能的EC-120型溫拌劑作為研究對象。該溫拌劑在室溫下表現為黃色小顆粒狀，在120℃以上的溫度可以完全融化到瀝青中，除了可以使瀝青高溫黏度得到有效改善之外，還可以使瀝青混合料拌和與壓實溫度有效減小，且不會對混合料性能造成影響[3]。溫拌劑物理化學指標的檢測結果如表2所示。

2.1.3" "阻燃劑

以FRMAX高效阻燃劑作為研究對象，該種阻燃劑在室溫下表現為白色粉末狀。在瀝青中摻入該種阻燃劑，可以使瀝青阻燃性能有效提高，也可以起到環境保護作用[4]。其檢測結果如表3所示。

2.2" " 溫拌阻燃瀝青制備

溫拌劑和阻燃劑的用量不僅會影響到施工經濟性，也會影響到高溫拌阻燃瀝青的路面性能。為對溫拌劑和阻燃劑用量進行優化，本文采用不同用量的溫拌劑和阻燃劑制備溫拌阻燃瀝青試件，并測定其各項指標與極氧指數。阻燃瀝青燃燒性能可通過極限氧指數進行評價。

2.2.1" "阻燃劑用量

以SBS改性瀝青為原材料制備溫拌阻燃瀝青，具體流程如下：取SBS改性瀝青250g，調節烘箱保持在150℃溫度保溫3h，再調節加熱器至160℃，調節高速切割機轉速從0r/min到5000r/min進行瀝青切割，再將阻燃劑加入到所制備的試件中[5]。

對所制備試件的各指標進行檢測，所得結果如表4所示。其中A試件的阻燃劑摻量為8%，B試件的阻燃劑摻量為10%，C試件的阻燃劑摻量為12%，D試件的阻燃劑摻量為14%。阻燃劑摻量與各指標關系如圖1所示。

從圖1可以看出，隨著不斷增加的阻燃劑，極限氧指標不斷增大。A試件的極限氧指標為24.1%；B試件的極限氧指標為25.1%，氧指標增加率為2.6%；C試件的極限氧指標為28.3%，氧指標增加率為12%；D試件的極限氧指標為28.8%，氧指標增加率為2%。在10%的阻燃劑摻量增加到12%時有最好的抑煙效果。極限氧指數雖然在12%的阻燃劑增加到14%時有所增長，但效果較差。

從表4可以看出，4組瀝青軟化點隨著不斷增加的阻燃劑摻量而徘徊在77℃，針入度和延度均有所減小，但都在規范要求范圍內。在14%的阻燃劑摻量下其延度為28.1cm，在12%的阻燃劑摻量下其延度為30.4cm，兩者相比之下，D試件的延度更小。綜合經濟性和施工便捷性考慮，建議以12%作為阻燃劑摻量。

2.2.2" "溫拌劑摻加量

為對溫拌阻燃瀝青性能和溫拌劑摻量的關系進行研究，在12%阻燃劑摻加量下制備阻燃瀝青試件，再將溫拌劑加入其中[6]。檢測試件的各指標，所得結果如表5所示。其中E試件的溫拌劑摻量為2.5%，F試件的溫拌劑摻量為3.5%，G試件的溫拌劑摻量為4.5%。溫拌劑摻入量和各指標的關系如圖2所示。

從圖2可以看出：試件G的軟化點為78.8℃，試件E的軟化點為74℃，說明溫拌劑的摻入可以使溫拌瀝青的高溫性能得到有效改善。試件E針入度為47mm，試件G的針入度為41.2mm，說明溫拌劑的摻入可以使溫拌瀝青的抗變形性能有效改善。試件的G延度為17cm，試件E的延度為27cm，說明溫拌劑的加入可以降低溫拌阻燃瀝青的延度。但試件在4.5%摻量下的延度為17cm，已經小于規范要求的20cm，說明已經不滿足要求。結合經濟性和施工便利性考慮，建議以3.5%作為溫拌劑的摻量。

3" "性能檢測

3.1" " 殘留高溫性能

對比普通瀝青路面與溫拌阻燃瀝青路面的殘留穩定度，以探討溫拌劑對溫拌阻燃瀝青路面殘留高溫性能的影響。所得結果如表6所示。

從表6可以看出：普通瀝青路面殘留穩定度在50s的燃燒時間下為96.8%，300s的燃燒時間下為71.8%，殘留穩定度約有25.6%的下降率。溫拌阻燃瀝青路面殘留穩定度在50s的燃燒時間下為97.7%，在250s的燃燒時間下為83.7%，而在250～300s的燃燒時間下殘留穩定度保持在84%左右，表明溫拌阻燃瀝青路面殘留穩定度，隨著不斷增加的燃燒時間，表現出先下降而后穩定的規律。

由此證明，阻燃劑的添加可以使瀝青路面燃燒得到抑制，從而使路面老化有所延緩[7]。

3.2" " 殘留低溫性能

對比普通瀝青路面與溫拌阻燃瀝青路面的殘留最大彎拉應變，以探討溫拌劑對溫拌阻燃瀝青路面殘留低溫性能的影響，所得結果如表7所示。

從表7可以看出：普通瀝青路面殘留最大彎拉應變在50s的燃燒時間下出現82.4%的最大彎拉應變，在300s的燃燒時間下出現67.5%的最大彎拉應變，兩者相比，殘留最大彎拉應變的下降率約為17%。溫拌阻燃瀝青路面在50s的燃燒時間下出現84.3%的最大彎拉應變，在200s的燃燒時間下出現80.9%的最大彎拉應變。

溫拌阻燃瀝青路面在200s的燃燒時間和300s的燃燒時間下，殘留最大彎拉應變基本穩定在80%，殘留最大彎拉應變的下降率約為9.2%，表明溫拌阻燃路面殘留最大彎拉應變，隨著不斷增加的燃燒時間而表現出現先減小，而后在一定范圍內趨于穩定的規律。

由此證明，阻燃劑和溫拌劑的加入能夠使瀝青路面燃燒時間得到有效抑制，使路面低溫性能得到提升。

4" "結語

本文以某高速公路為研究背景，探討了溫拌阻燃瀝青中溫拌劑和阻燃劑的最佳用量，并對比了溫拌阻燃瀝青與普通瀝青的性能。主要得出如下結論：

綜合施工和經濟性進行考慮，建議以12%作為阻燃劑摻量，以3.5%作為溫拌劑摻量；從殘留動穩定度和殘留最大彎拉應變的檢測結果上看，相比于普通瀝青路面，溫拌阻燃瀝青路面的高溫性能和低溫性能更好。

參考文獻：

[1] 唐建鋒，楊藝，莫俊杰.凍融循環下改性瀝青混合料的孔隙結構研究[J].公路， 2022，67（6）：42-45.

[1] 秦曉鋒. 溫拌阻燃瀝青的制備及其混合料性能研究[D].重慶：重慶交通大學，2020.

[2] 李儀. 新型溫拌阻燃瀝青瑪蹄脂混合料（SMA）性能研究[D]. 蘇州：蘇州科技大學，2020.

[3] 李志剛. 公路隧道溫拌阻燃瀝青路面應用技術研究[D].天津：河北工業大學，2019.

[4] 蔣瑋，沙愛民，趙輝，等. 溫拌阻燃瀝青混合料設計與性能評價[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2018，41（5）：671-676.

[5] Bozorgzad Ashkan，Chon Beom Jun， Sampath， AnandImpacts of"WMA additives on viscosity and cracking of asphalt binder[J].Advances in Civil Engineering Materials， 2018，7（1）：496-506.

[6] 錢國平，王坤，鄭衛芳.磷渣微粉基隧道瀝青路面阻燃劑的制備及其性能試驗[J].長沙理工大學學報（自然科學版），2016，13（1）：14-20.

[7] 王朝輝，董彪，高志偉，等.無機阻燃改性瀝青結構表征及阻燃機理研究[J].功能材料，2014，45（13）：13045-13049+13055.