隧道沥青铺面阻燃温拌施工技术的试验研究

通过试验研究考察了FRMAXTM沥青阻燃剂与EC120EC-120温拌沥青改性剂制备阻燃温拌沥青与制备阻燃温拌沥青混合料技术集成的可行性。试验结果表明：其中采用阻燃剂和温拌剂复合干法改性生产的阻燃温拌沥青混合料在路用性能和阻燃性能得以改善的同时,混合料的拌合施工温度可明显降低,有着显著的节能减排和改善施工环境的功效,在未来的隧道沥青铺面施工中大有可为。     

基于表面改性的温拌阻燃沥青的制备及性能研究

采用酞酸酯偶联剂对自制复合阻燃改性剂BPN进行表面改性,制备新型复合阻燃剂BPN-Ti,并通过测试不同用量下温拌阻燃沥青的氧指数、烟密度及低温延度,确定了BPN-Ti的合理用量;通过对比试验,研究了表面改性对温拌阻燃改性沥青的阻燃性、抑烟性、贮存稳定性及路用性能的影响。结果表明,BPN-Ti的合理掺量为沥青的6.0%,BPN-Ti的加入引起温拌阻燃沥青的低温延度和弹性回复下降的同时,也显著提升了温拌阻燃沥青的阻燃性、抑烟性和贮存稳定性;表面改性工艺对阻燃沥青的阻燃性、抑烟性及热稳定性并无实质作用,但可有效改善复合阻燃剂BPN与沥青之间的界面相容性,并由此显著改善了BPN-Ti的贮存稳定性、低温延度及其他路用性能。     

阻燃剂对隧道阻燃沥青混合料技术性能的影响

首先研究了3种不同阻燃剂对SBS改性沥青阻燃性和物理技术指标的影响,进而研究了不同复合阻燃剂改性方案下阻燃沥青混合料路用性能差异。试验结果表明,阻燃剂的加入可有效提高SBS改性沥青的极限氧指数,但也会对SBS改性沥青的低温抗裂性和水稳定性产生不利影响,相比经复合改性后的阻燃沥青混合料其综合路用性能均有较大提升,其各项路用性能指标均满足规范要求。     

ATH/EG复合阻燃剂对沥青及大空隙沥青混合料性能影响

为提升阻燃剂在隧道沥青路面中的阻燃应用效果，探究阻燃剂对沥青及大空隙沥青混合料性能的影响，采用水热法制备了氢氧化铝(ATH)/可膨胀石墨(EG)复合型阻燃剂，并成型了适用于隧道环境具有阻燃和降噪功能的大空隙沥青混合料。采用氧指数试验分析了复合阻燃剂对沥青阻燃性能的影响，采用动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验分析了复合阻燃剂对沥青高低温流变特性的影响，采用马歇尔试验、汉堡车辙试验、动态模量试验以及疲劳试验分析了复合阻燃剂对大孔隙沥青混合料路用性能的影响。结果表明：ATH和EG比例为1∶1时复合阻燃剂的协同阻燃效果最优，且随着复合阻燃剂掺量的增加沥青的阻燃性能越好；复合阻燃剂提升了沥青的高温性能，但降低了低温性能，综合考虑沥青的阻燃性能及流变性能，推荐ATH/EG复合阻燃剂掺量为15%～20%;ATH/EG复合阻燃剂提高了大空隙沥青混合料的高温稳定性和动态模量，但降低了沥青混合料的疲劳性能。     

FRMAXTM阻燃剂在隧道沥青铺面工程中的应用研究

研究探讨采用FRMAXTM阻燃剂直接制备阻燃沥青混合料这一独特的生产模式,论述该生产模式的制备工艺、作用机理和技术特点。通过对FRMAXTM阻燃剂阻燃性能试验研究、阻燃沥青混合料路用性能的试验研究以及隧道铺面工程应用实例考证了这一生产模式技术上的可靠性、工艺上的优越性和推广实用性。     

新型无机阻燃改性沥青的制备与路用性能研究

为开发纯无机阻燃改性沥青,选择阻燃性能高、低碳、无污染、价格低廉的无机材料作沥青阻燃剂,凭借改性沥青3大指标试验确定无机阻燃改性沥青的最佳制备工艺;借助极限氧指数和燃烧烟密度试验,深入研究了无机阻燃剂掺量与类型对阻燃改性沥青阻燃、抑烟性能的影响规律;采用热重试验系统的分析无机阻燃改性沥青的阻燃机理;通过对无机阻燃改性沥青进行3大指标、黏度、抗老化性能、黏附性试验,系统研究无机阻燃剂掺量对改性沥青路用性能的影响规律,最后对无机阻燃改性沥青的经济效益进行分析.结果表明:无机阻燃剂具有较好的阻燃抑烟性能,满足国家相应规范的要求;提高阻燃剂的掺量,可以明显增加无机阻燃沥青的阻燃性能,抑烟材料在发挥抑烟功能的同时,可以提高无机阻燃剂的阻燃性能,克服了以往材料阻燃和抑烟相矛盾的缺点;无机阻燃剂通过分解、释放水分,以及层状金属氧化物的吸附性能发挥阻燃作用;随着无机阻燃剂掺量的增加,无机阻燃改性沥青的针入度减小,软化点增高,延度降低,黏度增加,老化后针入度比增加,黏度提高;无机阻燃剂的加入,不影响SBS改性沥青黏附性的发挥;无机阻燃剂具有极好的经济效益,适合在路面阻燃沥青混合料中推广应用.     

长隧道路面用沥青的阻燃技术途径

由于其优异的性能,沥青混凝土路面正成为隧道路面铺装的主流.鉴于隧道火灾的多发性,损失的严重性,该文针对沥青的易燃缺陷,分别从沥青材料的阻燃剂改性、组分阻燃技术、矿物沥青阻燃性,对沥青混凝土路面的阻燃技术进行了探索、分析和归纳,提出了可行的阻燃技术方案及措施.     

表面改性纳米阻燃沥青最佳掺量及其性能表征

为提高阻燃沥青的存储稳定性及降低其对性能的影响至最小化，选择纳米阻燃材料并对其进行表面处理制备了新型纳米阻燃沥青。通过沥青基本性能（针入度、软化点、延度）及沥青氧指数试验确定了阻燃沥青的最佳掺量7%；随后借用扫描电镜及热分析试验仪器对阻燃剂的阻燃机理及改性特征进行表征。电镜结果表明，对非表面改性阻燃材料与表面改性阻燃沥青的微观结构对比发现经过表面改性的阻燃剂具有更佳的分散特性。而基于SBS改性沥青及其阻燃沥青的热重分析可知，添加阻燃剂可提高SBS改性沥青的热稳定性，添加阻燃剂后的改性沥青成碳量增加，主要是因为阻燃剂有助于沥青燃烧过程中形成致密炭层，阻碍氧气输入及外界能量的进入，隔断气体挥发物的逸出，实现阻燃及抑烟的效果。     

阻燃SBS改性沥青的制备及性能

研究了SBS对沥青的燃烧性能及复合阻燃剂对SBS改性沥青的阻燃性能与物理性能的影响,并通过动态剪切流变仪和DSC-TG试验对阻燃SBS改性沥青的流变性能和阻燃机理进行了分析。试验结果表明:SBS的加入使基质沥青的氧指数降低;复合阻燃剂可显著提高SBS改性沥青的阻燃性能,并可提高改性沥青的车辙因子和热储存稳定性;当添加的阻燃剂与基质沥青的质量比为10%时,改性沥青可成为自熄性材料,并具有较好的物理性能;复合阻燃剂的加入可提高改性沥青的热分解温度和开始燃烧温度。     

阻燃剂对沥青混合料性能的影响

中国的公路建设发展迅速，公路隧道建设的规模和数量在逐年增加。隧道内传统路面表现出一定的弊端,隧道空间较封闭，用沥青混凝土也有潜在的风险。现采用不同的阻燃剂制备阻燃沥青，通过氧指数试验、直接燃烧试验、车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验等方法，分析不同的复掺阻燃剂对沥青混合料的阻燃性能和路用性能影响。研究结果表明:自制的阻燃剂有良好的阻燃效果，最佳掺量为6%，掺入阻燃剂可以使沥青混合料的高温性能有所提高，低温性能有所改善，水稳定性有所降低，减少了燃烧时间，燃烧后的残留动稳定度有一定程度的提升，即复掺阻燃剂可以在很大程度上改善沥青混合料的阻燃性能。     

沥青混合料阻燃性能试验研究

针对隧道沥青混凝土路面火灾的危害,采用锥形量热仪法对沥青混合料SMA13进行阻燃性能评价,其中,沥青胶结料采用了两种阻燃改性沥青和一种非阻燃改性沥青。试验结果表明,沥青混合料在热辐射作用下,短时间内即可引燃,并且释放出大量的热和浓烟(包括有毒气体)。阻燃剂的加入,可延长沥青混合料的引燃时间,对其发热发烟均有明显的抑制作用,可大大提高隧道沥青混凝土路面的安全性。     

DBDPE-Sb2O3协同阻燃沥青的性能与机理

为分析DBDPE-Sb2O3协同阻燃沥青的性能及其阻燃机理,采用动态剪切流变仪试验、弯曲梁流变试验、限氧指数试验、锥型量热仪试验和热重-热差试验的方法,研究了DBDPE-Sb2O3阻燃剂对SBS改性沥青路用性能、阻燃性能与热稳定性的影响。结果表明:DBDPE-Sb2O3阻燃剂提高了SBS改性沥青的稠度和高温抗变形能力,降低了SBS改性沥青的塑性和低温抗开裂性能;DBDPE或Sb2O3单独使用对SBS改性沥青极限氧指数和最大烟密度延缓时间提高的不明显,但DBDPE-Sb2O3复配使用显著提高了SBS改性沥青的极限氧指数和最大烟密度延缓时间,显著降低了SBS改性沥青路面的热释放速率、总释放热量和总烟产量;沥青分解全过程,DBDPE与Sb2O3反应生成的高密度气态SbBr3隔离了燃烧区氧气,有效抑制了SBS改性沥青的热解与氧化;DBDPE-Sb2O3阻燃剂提高了SBS改性沥青的高温性能和阻燃抑烟性能,降低了SBS改性沥青的低温性能,其掺量为4%~8%时,可使SBS改性沥青具有较好的路用性能和阻燃抑烟性能;DBDPE与Sb2O3协同对SBS改性沥青起气相阻燃作用,复配使用显著提高了SBS改性沥青的阻燃性能,且对SBS改性沥青路面起到了良好的阻燃效果。     

阻燃沥青混凝土路面在安徽沿江高速公路中的应用

阻燃沥青混凝土在储运使用过程中常发生严重的离析问题,通常储存时间不能超过48 h。且试验表明,在沥青中加入阻燃剂后严重影响了沥青的性能。在沿江高速公路中有4条隧道应用了一项隧道沥青混凝土路面新型阻燃改性技术,将一种特制的阻燃改性剂直接添加到沥青混合料中,并对其进行阻燃改性,在不影响沥青混合料路用性能的基础上显著提高沥青混凝土路面的阻燃性能。     

阻燃环氧沥青混合料性能研究

为掌握阻燃环氧沥青混合料阻燃抑烟及路用性能。使用氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)及两者不同比例复配组合而成的阻燃剂分别制备不同类型阻燃环氧沥青混合料,然后采用锥形量热试验研究阻燃抑烟性能,并进行常规路用性能试验分析。结果表明:ATH和MH均能提高环氧沥青混合料的阻燃抑烟性能,且提高效果随两者掺量的增加而增强,但ATH阻燃效果优于MH,抑烟效果则劣于MH;ATH和MH复配时对环氧沥青混合料的阻燃抑烟效果表现为协同作用,且复配比例2∶1时效果最好;ATH/MH-2∶1、ATH和MH均能提高环氧沥青混合料的高温稳定性,且试验温度增加时3种阻燃剂对高温稳定性的提高作用更为有效;3种阻燃剂均会使环氧沥青混合料的低温抗裂性和水稳定性有一定程度降低。     

复合阻燃体系沥青及其混合料路用性能试验研究

在已研制出难燃二级阻燃沥青的基础上,通过进一步试验对磷-磷、卤-磷等协同体系阻燃沥青及其混合料的高、低温性能进行了全面的研究,分析了不同体系阻燃沥青混合料的路用性能。     

温拌阻燃沥青与沥青混合料应用性能研究

为掌握温拌阻燃沥青混合料实际使用效果,首先使用极限氧指数和黏度等试验分析了温拌剂和阻燃剂对沥青温拌、阻燃及常规性能的影响;然后使用锥形量热仪等研究了温拌阻燃沥青混合料的阻燃及路用性能,并采用小型加速加载试验对温拌阻燃沥青路面结构的使用耐久性进行了验证。研究结果表明:Sasobit对SBS改性沥青有明显的温拌效果,FRMAX~(TM)有明显的阻燃效果,且两者互不影响;Sasobit能改善SBS改性沥青高温性能,降低其低温性能,FRMAX~(TM)对温拌沥青高温性能和低温性能都有不利影响,同时两者对存储稳定性无影响;FRMAX~(TM)能明显提升SBS改性沥青混合料的阻燃抑烟性能,Sasobit对阻燃沥青混合料阻燃性能不利,但能改善其抑烟性能;Sasobit和FRMAX~(TM)对SBS改性沥青混合料高温稳定性无影响,略微降低其低温抗裂性和水稳定性,抗疲劳性能明显降低;温拌阻燃沥青混合料路面结构有良好的抗车辙和抗滑耐久性。     

阻燃沥青结合料的阻燃特性优化试验研究

为了考察阻燃剂种类、剂量对沥青结合料阻燃效果的影响,研究采用数学优化试验方案,以极限氧指数为考核指标,进行了9种阻燃沥青结合料试验.试验结果表明,在显著性水平α＝0.05下阻燃剂种类、剂量以及沥青结合料的种类对极限氧指数均有显著的影响,其中阻燃剂的剂量是最重要的影响因素.     

新型无卤阻燃沥青的开发与性能试验

通过向SBS改性沥青中添加无卤阻燃剂的方法开发了新型无卤阻燃沥青，并对SBS改性沥青和新型无卤阻燃沥青进行了胶结料和混合料的性能试验。对SBS改性沥青及阻燃沥青胶结料针入度试验、软化点试验、弹性恢复试验及氧指数试验进行了分析，结果表明阻燃沥青胶结料的针入度、软化点及弹性恢复性能与SBS改性沥青相比变化不大，而氧指数得到了较大的提高，较好地改进了阻燃性能。对SBS改性沥青及阻燃沥青混合料进行了车辙试验、小梁弯曲试验、水稳定性试验及疲劳试验，结果表明新型无卤阻燃沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性能和抗疲劳性能与SBS改性沥青混合料相比变化不大，仍然具有较好的路用性能。因此，该无卤阻燃沥青是一种比较理想的阻燃沥青。     

基于正交试验阻燃降粘改性沥青影响因素分析

为了分析阻燃剂和降粘剂掺量及改性沥青制备时剪切速率和剪切温度对改性沥青性能的影响,在SBS改性沥青中掺入阻燃剂和Sasobit降粘剂,制备阻燃降粘复合改性沥青。根据正交试验设计方案,采用固体燃烧残留烧失量(LOI)试验和135℃粘度试验,对LOI和135℃粘度进行极差分析和方差分析,以确定阻燃降粘改性沥青对不同因素的敏感性及最佳改性方案。研究结果表明:随着阻燃剂含量的增加,LOI逐渐增大,阻燃效果增强;改性沥青粘度随着降粘剂的增加而降低;剪切速率越大,添加剂与沥青相溶性越好,改性沥青性能越好;本研究中阻燃降粘改性沥青的最佳改性方案是3%降粘剂、11%阻燃剂、5 000 r/min剪切速率和150℃加热温度。     

基于重复蠕变试验的阻燃沥青胶浆高温性能

采用重复蠕变试验,利用Burgers模型对各沥青胶浆的蠕变过程进行模拟,从胶浆的蠕变劲度黏性成分Gv、累积应变γacc和蠕变柔量等方面分析了不同阻燃沥青胶浆的高温性能表现.结果表明:纤维和复合阻燃剂的加入均会增大阻燃沥青胶浆的Gv并降低γacc,3种复配比例的阻燃沥青胶浆中M-FR1和M-FR2的Gv值相等且最大;而M-FR1沥青胶浆的γacc最小;其次是M-FR2.这两种阻燃沥青胶浆高温性能均要优于常规掺量下的木质素纤维沥青胶浆.蠕变柔量分析结果表明,M-FR2阻燃沥青胶浆的瞬时弹性变形柔量JE和延迟弹性变形柔量JC占总柔量的百分比之和最大,高温抗变形能力最强.综合各阻燃沥青胶浆的蠕变力学特性,推荐复合阻燃材料的最优复配比例为15％矿物纤维+6％复合阻燃剂(即M-FR2).