溫拌劑及阻燃劑在公路隧道路面表層橡膠復(fù)合改性瀝青混凝土當(dāng)中的應(yīng)用

李廣才

摘 要：以河南省濟(jì)陽市濟(jì)源至陽城高速公路路面施工為背景，從橡膠復(fù)合改性瀝青實(shí)際應(yīng)用效果、環(huán)境保護(hù)、效益價值等貼合項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用的角度來介紹阻燃劑、溫拌劑在公路隧道路面施工當(dāng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：瀝青施工；工程應(yīng)用；溫拌劑；阻燃劑

中圖分類號：U416 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）01-0109-03

0 引言

隧道在相對封閉、狹小的空間內(nèi)進(jìn)行施工，面臨通風(fēng)性能差、瀝青路面施工時產(chǎn)生的煙霧、粉塵和高溫等問題，嚴(yán)重影響施工人員的健康等問題。在瀝青混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的前提下，滿足環(huán)保、抑煙、無毒、不造成二次火災(zāi)等使用要求，需要適當(dāng)降低瀝青混凝土生產(chǎn)、施工的溫度。在濟(jì)陽高速隧道路面施工當(dāng)中，通過添加溫拌劑及阻燃劑的方式，提高了橡膠復(fù)合改性瀝青瀝青混合料的使用性能，進(jìn)而減少隧道施工的污染，降低能耗，保護(hù)環(huán)境。

1項(xiàng)目簡介

濟(jì)源至陽城高速公路濟(jì)源段，項(xiàng)目起點(diǎn)位于山西省與河南省的交界處，王屋鎮(zhèn)牛角洞附近，起點(diǎn)樁號為ZK38+515（YK38+550），向北與山西省陽蟒高速相接，路線向南至終點(diǎn)樁號K56+900濟(jì)源市大峪鎮(zhèn)廟前村附近，與長濟(jì)高速相接，線路全長19.7 km。主要施工內(nèi)容為全線19.7 km的瀝青路面攤鋪[1]。其中，隧道長度占比60.7%，總長達(dá)11.98 km，中長隧道5座，大于3 000的長隧道1座，隧道路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)為4 cm細(xì)粒式橡膠復(fù)合改性（膠粉+SBS）瀝青混凝土WRAC-13上面層（添加阻燃劑，長度大于2 ?km的隧道添加溫拌劑），6 cm中粒式SBS改性瀝青混凝土AC-20C中面層（長度大于2 ?km的隧道添加溫拌劑）。

2 原材料及配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

2.1.1 橡膠復(fù)合改性瀝青

基質(zhì)瀝青的選用首先滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求，選用AH-70號A 級重交通道路石油瀝青，路用廢胎粉選用常溫粉碎的斜交胎膠粉，其顆粒粒徑大小宜在0.4～0.6 mm之間（30～40目），其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《路用廢胎橡膠粉》（JT/T797）的相關(guān)要求。膠粉的添加量為瀝青質(zhì)量的20%，技術(shù)要求如表1。

2.1.2 集料機(jī)礦粉

中粗骨料采用堅(jiān)硬耐磨的石料，石料的磨光值應(yīng)大于42。路面使用的碎石骨料采用錘式破碎機(jī)生產(chǎn)的機(jī)制碎石，以充分保證骨料的技術(shù)質(zhì)量。

瀝青面層所用細(xì)集料應(yīng)采用微風(fēng)化的石灰?guī)r石料加工而成的機(jī)制砂（不得使用采石廠的下腳料），加工后的細(xì)集料級配良好，各項(xiàng)檢測指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

瀝青混合料所用礦粉宜原材料為石灰?guī)r等堿性石料，通過研磨等工藝，磨制成粉狀而成的礦粉，礦粉應(yīng)干燥、潔凈。礦粉每50 t為一個檢驗(yàn)批，進(jìn)行一次質(zhì)量檢測，具體技術(shù)要求如表2。

2.1.3 溫拌劑

溫拌劑選用湖北安捷路橋技術(shù)有限公司生產(chǎn)的AJ-W1瀝青溫拌劑。它是一種表面活性劑，使用時直接投入瀝青中進(jìn)行攪拌均勻即可[2]。在保證瀝青混凝土壓實(shí)質(zhì)量的前提下，還可以實(shí)現(xiàn)相對較低的拌和、攤鋪溫度。根據(jù)我部的膠結(jié)料類型與級配設(shè)計(jì)，在理想狀態(tài)下，AJ-W1型瀝青溫拌劑能降低30～50℃瀝青混凝土的正常施工所需的溫度。

AJ-W1型瀝青溫拌劑為棕黃色液體，密度0.9～0.96 g/cm3，黏度（20℃）為520 MPa·s，使用時添加至拌合站的卸油池中，與熱瀝青一同泵送至瀝青儲罐后使用機(jī)械攪拌至均勻，添加劑量通常為瀝青的0.4%～0.5%，約占瀝青混合料的0.25‰。

2.1.4 阻燃劑

阻燃劑選用湖北安捷路橋技術(shù)有限公司生產(chǎn)的添加型瀝青專用阻燃劑，其阻燃效果較好，OI指數(shù)一般可達(dá)25以上，而普通產(chǎn)品OI指數(shù)一般為20 左右（試驗(yàn)方法參考GB/T2406-1993）。摻入后不影響瀝青的其他路用性能，在達(dá)到阻燃性能的同時不改變?yōu)r青的技術(shù)性能。抑煙、無毒或無腐蝕氣體產(chǎn)生，少粉塵，不造成二次火災(zāi)，不會對操作人員造成傷害，對環(huán)境無污染。技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

2.2.1 礦料組成設(shè)計(jì)

材料配合比為10～20 mm集料：5～10 mm集料：3～5 mm集料：機(jī)制砂：礦粉=24：40：10：21：5，油石比為5.7%。

2.2.2 瀝青混合料的性能評價

經(jīng)試驗(yàn)檢測，加入溫拌劑、阻燃劑后，瀝青混合料穩(wěn)定度、強(qiáng)度、滲水系數(shù)等各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求具體內(nèi)容見表3。

3施工工藝

3.1 瀝青混合料拌和

環(huán)保節(jié)能型改性劑的投放應(yīng)采用風(fēng)送設(shè)備，保證每盤混合料所需要的改性劑的用量。膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青應(yīng)配備快速升溫的高溫儲存罐，瀝青泵送配備15 kW的三螺桿泵或高粘度齒輪泵保證瀝青的順利泵送[3]。拌合站選用間歇式攪拌機(jī)。摻溫拌劑（環(huán)保節(jié)能型改性劑）的改性瀝青混合料各狀態(tài)下的加熱溫度如表4所示。

3.2 瀝青混合料運(yùn)輸

運(yùn)輸采用40輛15 t以上自卸汽車。裝料時，移動汽車，將混合料分別均勻裝于車斗前后及中間位置，防止混合料骨料扎堆從而預(yù)防或降低混合料出現(xiàn)離析等現(xiàn)象。完成混合料裝車以后，要將瀝青混凝土及時運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，避免長時間放置。攤鋪前應(yīng)對混合料進(jìn)行檢查，對不符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的混合料禁止進(jìn)行使用。

3.3 瀝青混合料攤鋪

瀝青混合料攤鋪采用兩臺履帶式瀝青混凝土攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪。兩臺攤鋪機(jī)之間相距10 m，分兩組進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)施工。兩臺攤鋪機(jī)攤鋪寬度范圍內(nèi)重疊15 cm，并且重疊部分需壓路機(jī)整體進(jìn)行壓實(shí)。通過兩側(cè)調(diào)整好標(biāo)高的鋼絲線進(jìn)行路面標(biāo)高控制，攤鋪機(jī)傳感器放置于鋼絲線上。攤鋪機(jī)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)速度控制在攤鋪3 m/min左右，設(shè)置專人處理不合格的攤鋪地點(diǎn)，采取人工鏟除換填合格填料在壓實(shí)的措施處理。

3.4 瀝青混合料壓實(shí)

攤鋪機(jī)攤鋪約30 m左右長度后開始碾壓。碾壓程序及工藝：先穩(wěn)壓—后振壓—后靜壓—最后靜壓收光。具體碾壓組合方式如表6所示。壓路機(jī)的碾壓方向根據(jù)路面標(biāo)高動態(tài)調(diào)整，按照由低向高的原則進(jìn)行碾壓，逐遍碾壓，碾壓時壓路機(jī)錯輪一半。嚴(yán)格碾壓時間，提高碾壓工作效率，確保瀝青混凝土在高溫下完成初壓、復(fù)壓、終壓。

4 溫拌阻燃瀝青混合料與傳統(tǒng)瀝青混合料對比分析

4.1 疲勞特性

為了分析瀝青混合料的剪切疲勞性能，自制雙面剪切專用夾具。取0.3、0.4、0.5三個應(yīng)力水平，按應(yīng)力控制加載模式進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，溫拌劑有利于提高混合料抗剪切疲勞能力。

4.2 黏度

加入溫拌劑后，瀝青可以實(shí)現(xiàn)在較低的溫度下達(dá)到高溫下的瀝青粘度。經(jīng)過試驗(yàn)檢測及現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，通過合理添加溫拌劑和阻燃劑的方式，使瀝青拌和、攤鋪等溫度降低20℃左右。

4.3 水穩(wěn)定性能

通過進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)等試驗(yàn)得知，溫拌劑、阻燃劑的添加，對水穩(wěn)定性有輕微影響，但在規(guī)范允許之內(nèi)，其各項(xiàng)性能完全滿足隧道內(nèi)交通和環(huán)境的要求。

5 結(jié)語

溫拌阻燃瀝青混凝土與普通熱拌瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能差別不大，但在隧道等通風(fēng)條件較差的特定施工環(huán)境下，有較好的應(yīng)用前景。適當(dāng)添加溫拌劑、阻燃劑后，能有效降低熱拌瀝青的拌和及施工溫度，節(jié)約能源資源，同時可以減少較高溫度條件下作業(yè)和瀝青混凝土生產(chǎn)時產(chǎn)生的濃煙對作業(yè)人員健康的影響，實(shí)現(xiàn)能約節(jié)約、降低排放、保護(hù)環(huán)境、降低污染目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈揚(yáng).對瀝青路面施工工藝技術(shù)的幾點(diǎn)探討[J].江西建材，2016 （6）：215+221.

[2] 劉鑫.溫拌阻燃橡膠復(fù)合改性瀝青混合料性能及工程應(yīng)用[J].廣東公路交通，2020（46）：29-33.

[3] 李達(dá).阻燃溫拌改性劑對瀝青混合料路用性能的影響研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2014（4）：84-87.