阻燃瀝青混合料在高速公路長大隧道面層施工中的應用

胡朝輝

（河南三元工程監(jiān)理咨詢有限公司，河南 信陽 464000）

0 引言

與正常的高速公路路段相比，隧道內的施工環(huán)境和使用環(huán)境有其特殊性。隧道是一個相對封閉的空間，內部通風條件很差，CO2、SO2等有害氣體較多，常導致隧道路面容易受到酸的侵蝕。另外，隧道內的溫度變化幅度較正常路段小很多，如果遇到交通事故引發(fā)火災，瀝青混凝土路面燃燒后將釋放出大量的熱和有害氣體，會嚴重影響人的身體健康，甚至危及生命。

福建某高速項目建設單位及設計單位決定在某長大隧道上面層采用SMA—13阻燃改性瀝青混合料（阻燃劑與瀝青質量比為20%）。本文結合該隧道上面層阻燃改性瀝青SMA—13路面施工，通過對配合比設計、室內試驗和現場試驗的試驗數據總結分析，表明該隧道阻燃改性瀝青混合料SMA－13的各項體積指標、路用性能均能滿足該高速公路及相關規(guī)范要求，在充分考慮添加阻燃劑后的阻燃性能的同時，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性比未摻阻燃劑SMA—13混合料有所提高。

1 阻燃瀝青混合料在某高速公路某長大隧道的應用

1.1 阻燃劑對改性瀝青的常規(guī)性能影響

按照《公路瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ E20—2011），試驗室對摻入不同用量的阻燃劑SBS改性瀝青進行了針入度、延度和軟化點試驗，摻量分別為0%、10%、20%和25%。利用不同阻燃劑摻量的三大指標試驗結果，分析阻燃劑對改性瀝青三大指標影響。試驗結果詳見圖1～圖3。

通過對不摻阻燃劑和阻燃劑摻量為10%、20%和25%的改性瀝青三大指標的試驗結果分析，得出以下結論：

a）摻阻燃劑改性瀝青的針入度隨摻量的增加逐漸變小，說明摻阻燃劑瀝青逐漸變硬，抵抗變形能力增大，表明阻燃劑能與瀝青很好地相容，交聯形成穩(wěn)定的結構；

圖1 阻燃劑摻量與針入度變化圖

圖2 阻燃劑摻量與延度變化圖

圖3 阻燃劑摻量與軟化點變化圖

b）隨著阻燃劑用量的增加，瀝青的延度逐漸變小，瀝青延度對外加劑非常敏感，即使很少的添加量都會使延度有較大的變化，這是因為阻燃劑與瀝青只是物理上的共混，張力變大，很容易因出現缺陷而應力集中發(fā)生斷裂；

c）瀝青軟化點反映了瀝青的溫度敏感性，實質上也反映了瀝青的等粘度溫度，通常軟化點越高，則粘度越大，溫度穩(wěn)定性越好，另外不同摻量的阻燃劑試驗表明摻入一定用量阻燃劑能夠提高瀝青的軟化點[1]。

1.2 隧道阻燃瀝青混合料配合比設計及性能分析

1.2.1 混合料級配要求

在選定適合的集料、填料和膠結材料后，瀝青混合料級配的好壞將極大地影響瀝青混合料的物理力學性能和路用性能。因此，為獲得高性能瀝青混合料，采用三種級配進行試驗，最終得出SMA—13瀝青混合料的各檔材料比例及合成級配（見表1及圖4）。

表1 SMA—13瀝青混合料各種材料篩分及合成級配

圖4 SMA—13瀝青混合料設計級配圖

1.2.2 不同油石比馬歇爾試驗結果

對已確定的級配進行不同油石比下的馬歇爾試驗，結果見表2。

表2 SMA—13瀝青混合料馬歇爾試驗結果

從試驗結果的各項體積指標分析來看，6.0%和6.3%油石比的瀝青混合料各項體積指標均能滿足相關要求。

1.2.3 最佳油石比的確定

根據SMA路面設計要求，空隙率應控制在3.0%～4.5%。根據實際工程情況，本次設計最佳油石比約為6.1%，且其他指標（VMA、VCAmix、穩(wěn)定度和飽和度等）均滿足設計要求[2]。

1.3 阻燃劑對瀝青混合料性能的影響

瀝青混合料在使用過程中承受車輛的反復荷載，應具有較好的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性等技術指標，在施工過程中我們用同種級配分別對阻燃瀝青混合料與未加阻燃劑瀝青混合料進行了性能比對，分析阻燃劑對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性影響。

1.3.1 阻燃劑對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響

瀝青路面由于高溫而引起破壞，車轍問題非常突出，除影響行車的舒適性，還影響行車安全。按照JTJ E20—2011試驗規(guī)程中相關方法分別對兩種瀝青混合料進行了車轍試驗，結果見表3。

表3 動穩(wěn)定度試驗結果

試驗結果表明，摻入20%阻燃劑的瀝青混合料在充分發(fā)揮阻燃性能的同時，高溫穩(wěn)定性也高于普通SMA—13瀝青混合料。

1.3.2 阻燃劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性能的影響

為使瀝青路面具有較好的耐久性，我們采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗的方法分析摻阻燃劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響。試驗結果表明，摻阻燃劑對改性瀝青混合料水穩(wěn)定性能影響不大，同時能夠滿足規(guī)范及項目要求，具體結果見表4和表5[1]。

表4 浸水馬歇爾試驗結果

表5 凍融劈裂試驗結果

2 阻燃瀝青混合料施工質量控制

2.1 阻燃瀝青混合料的拌合

加入阻燃劑后瀝青的粘度會有所增大，對溫度要求較高，冷卻較快，因此宜隨拌隨用。為使阻燃劑拌合均勻，應將阻燃劑和礦粉一起加入拌缸，拌合時間需適當延長，以使阻燃劑分散均勻、混合料分散均勻，所有礦料顆粒全部裹附瀝青為度。為避免阻燃劑分解，應嚴格控制拌合溫度。SBS改性瀝青加熱溫度應控制在165～170℃，集料加熱溫度應控制在185～200℃，礦粉和阻燃劑不加熱，混合料出料溫度應控制在170～180℃，當溫度超過190℃應予廢棄。在阻燃瀝青混合料拌合過程中，應嚴格控制溫度，避免局部溫度過高，導致阻燃劑分解，如發(fā)現混合料有水氣產生，應予廢棄。

2.2 阻燃瀝青混合料的運輸

混合料宜采用大噸位自卸運輸，運輸車輛需有保溫覆蓋層。使用油水混合液作為隔離劑時，應嚴格控制油水比例，嚴禁使用純石油制品。運輸過程中混合料溫降不得大于10℃，阻燃瀝青混合料的貯存時間不宜超過4h（盡量做到隨拌隨用）。

2.3 阻燃瀝青混合料的攤鋪

攤鋪前應清理工作面，攤鋪機在操作前1h開始將熨平板加熱，溫度應在80～100℃之間；在受料斗和送料刮板上涂刷少許隔離劑 （植物油），防止瀝青混合料粘結；攤鋪速度按2～6m／min予以調整選擇，做到緩慢、均勻、不間斷攤鋪；阻燃改性瀝青攤鋪溫度不低于165℃，若路表溫度低于25℃，不宜攤鋪。

2.4 阻燃瀝青混合料的碾壓

混合料攤鋪后，初壓應在較高溫度下緊跟攤鋪機進行碾壓，攤鋪機和壓路機的間距不大于100m，不得產生推移和開裂。壓路機應由下坡腳向上坡腳碾壓，相鄰碾壓帶應重疊30cm；并保證初壓溫度不低于150℃；復壓采用鋼輪振動壓路機高頻低幅振動碾壓，達到要求的壓實度，并無明顯輪跡。壓路機應以緩慢而均勻的速度碾壓，混合料的壓實應按初壓、復壓和終壓三個階段進行。初壓采用中型雙鋼輪壓路機碾壓2遍，復壓采用鋼輪壓路機振動碾壓4～6遍，終壓采用輕型壓路機碾壓1遍[2-3]。

3 結語

試驗結果表明，阻燃劑對改性瀝青針入度、延度、軟化點及混合料具有一定的影響，但總體上對瀝青及瀝青混合料影響沒有超出規(guī)范要求。阻燃劑能夠添加到瀝青混合料中，在施工過程中需嚴格控制混合料拌合溫度，防止因局部溫度過高導致阻燃劑分解。

[1]JTJ E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

[2]JTJF40—2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范[S].

[3]彭丹.隧道阻燃瀝青路面施工工藝及施工質量控制研究[D].重慶：重慶交通大學，2009.