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隨著瀝青路面的優(yōu)勢凸顯，隧道路面逐漸由早期的水泥混凝土路面發(fā)展為瀝青路面，但由于隧道內(nèi)空間相對封閉且狹小，熱拌瀝青混合料在攤鋪、碾壓過程中，產(chǎn)生溫度較高的有毒有害氣體且無法及時排出，極大地影響施工作業(yè)人員的身體健康，此外瀝青作為一種可燃性材料，在后期運營過程中隧道內(nèi)一旦發(fā)生交通事故，滴漏在路面上的油類起火后會進一步誘發(fā)瀝青材料發(fā)生不充分燃燒，大量濃煙充斥于隧道內(nèi)將嚴重影響司乘人員逃生和消防救援工作。因此，應(yīng)用于隧道的瀝青路面材料在保證路用性能的前提下，需具備一定的阻燃特性。

本研究通過采用一系列室內(nèi)試驗，考察了不同種類阻燃劑及摻量對于SBS改性瀝青及混合料阻燃性能和路用性能的影響。

1試驗部分

采用東莞泰和瀝青產(chǎn)品有限公司的成品SBS-I-D改性瀝青產(chǎn)品，其技術(shù)性能見表1。溫拌劑為海川EC-120，其摻量為SBS改性瀝青質(zhì)量的3%。選擇3種阻燃劑產(chǎn)品，分別為：十溴二苯醚與三氧化二銻按4：1復(fù)合而成溴類阻燃劑（簡稱DBDPO/Sb2O3）；聚磷酸銨與季戊四醇、硼酸鋅按3：1：1復(fù)合成膨脹阻燃劑（簡稱APP/PER）；氫氧化鋁無機阻燃劑（簡稱ATH）。粗集料和細集料均為石灰?guī)r，填料為石灰?guī)r礦粉，其合成級配

見表2

表1SBS-I-D改性瀝青技術(shù)性能

Table1TechnicalperformanceofSBS-I-Dmodifiedasphalt

表2混合料級配SMA-13

Table2MixturegradationSMA-13

2結(jié)果與討論

2.1瀝青性能

2.1.1常規(guī)性能

利用針入度儀、軟化點儀和5℃延度儀分別評價阻燃瀝青的常規(guī)高低溫性能，試驗結(jié)果如圖1所示。

從圖1（a）可知，隨著阻燃劑摻量增大，針入度均呈逐漸減小趨勢，在相同摻量下三種阻燃劑的針入度大小表現(xiàn)為DBDPO/Sb2O3>APP/PER>ATH，如在摻量9%時DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH對應(yīng)的針入度分別較SBS改性瀝青減小了22.9%、31.7%、40.5%，說明三種阻燃劑都在一定程度上增加了瀝青的稠度和硬度，提高了SBS改性瀝青的抗剪能力，且無機型ATH阻燃劑的效果最好。從圖1（b）可知，軟化點隨阻燃劑摻量增大而增大，且DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH三種阻燃劑在相同摻量9%時的軟化點分別較SBS改性瀝青增大了9.2%、6.2%、13.5%，說明三種阻燃劑可改善SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性，其中ATH的效果最佳。從圖1（c）可知，阻燃劑用量增大后，瀝青5℃延度均出現(xiàn)不同程度的降低，且在相同阻燃劑用量時ATH降低程度最大，且在摻量為15%時延度值已低于20cm規(guī)范限值，說明阻燃劑加入后會增大SBS改性瀝青的脆硬性，降低其低溫延展能力，因此阻燃劑用量不宜過大。

2.1.2阻燃抑煙性能

利用南京上元分析儀器有限公司的HC-2C型氧指數(shù)儀和YM-3型建筑材料煙密度儀分別測試阻燃SBS改性瀝青的阻燃抑煙性能。氧指數(shù)試驗瀝青試樣尺寸為 100mm×5.5mm×3mm，試驗溫度為10~25℃,氧、氮混合氣流速率為10L/min，以各個阻燃劑在5種不同用量（3%、6%、9%、12%、15%）對應(yīng)的極限氧指數(shù)進行評價；煙密度試驗瀝青試樣尺寸為50mm×50mm×3mm，并采用鋁箔包邊，試驗總時間為4min，每間隔15s記錄一次平均煙密度，以90s時不同阻燃劑用量對應(yīng)的煙密度及各個阻燃劑用量均為9%在不同時間下的煙密度進行評價。不同阻燃SBS改性瀝青的阻燃抑煙性能試驗結(jié)果如圖2所示。

極限氧指數(shù)LOI數(shù)值越大，材料燃燒越困難，國內(nèi)一般認為隧道用的阻燃瀝青應(yīng)符合LOI不低于23%的要求。從圖2（a）可知，三種阻燃劑對于SBS改性瀝青的極限氧指數(shù)影響規(guī)律一致，即隨著阻燃劑摻量的增加呈現(xiàn)不斷升高趨勢，且在同樣摻量下極限氧指數(shù)大小表現(xiàn)為DBDPO/Sb2O3>APP/PER>ATH，阻燃劑DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH摻量為9%時瀝青的LOI分別相對于純SBS改性瀝青提高了26.5%、24.5%、20.9%。滿足LOI>23%對應(yīng)DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH的臨界摻量分別為6%、6%、9%，說明三種阻燃劑可不同程度地提高SBS改性瀝青的阻燃性能，且溴類阻燃劑DBDPO/Sb2O3阻燃效果最佳。

煙密度值越小或同樣煙密度需要的時間越長，預(yù)示著火災(zāi)發(fā)生時隧道內(nèi)被困人員逃生的概率越大。從圖2（b）可知，隨著阻燃劑摻量增大，溴類DBDPO/Sb2O3對應(yīng)的煙密度逐漸增大，膨脹型APP/PER雖然呈下降趨勢，但其變化趨勢較為平緩，而無機ATH對應(yīng)的煙密度呈線性下降趨勢，且摻量大于9%后變緩，阻燃劑摻量9%時膨脹型APP/PER和無機ATH分別相對于SBS改性瀝青的煙密度減小了11.3%和25.5%。從圖2（c）可知，溴類DBDPO/Sb2O3和SBS改性瀝青均在燃燒2min時煙密度已接近100%，膨脹型APP/PER和無機ATH對應(yīng)的煙密度分別在3min和4min達到100%。說明溴類DBDPO/Sb2O3阻燃劑會增加改性瀝青的發(fā)煙程度，膨脹型APP/PER阻燃劑可一定程度降低發(fā)煙程度，無機ATH阻燃劑的效果最好，能夠明顯降低改性瀝青的發(fā)煙程度。

2.2瀝青混合料性能

2.2.1阻燃性能

錐形量熱試驗可以較好地評估阻燃材料的燃燒行為，該試驗環(huán)境與阻燃材料真實燃燒環(huán)境比較接近，可用于模擬瀝青路面發(fā)生火災(zāi)的路面材料燃燒行為。本研究中阻燃SBS改性瀝青混合料用到的三種阻燃劑摻量均為9%，并以SBS改性瀝青混合料為對照組，試樣尺寸為100mm×100mm×10mm，由車轍板試件切割而成，除100mm×100mm頂面與外界空氣接觸外，其余均采用鋁箔包裹，熱輻射強度為50kW/m2，試驗結(jié)果見表3。

表3錐形量熱試驗結(jié)果

Table3Conecalorimetertestresults

從表3可知，摻加阻燃劑的瀝青混合料，其引燃時間均大于SBS改性瀝青混合料，燃燒時長、質(zhì)量損失、釋煙量和釋熱量等參數(shù)值相較于SBS均有不同程度的降低，其中DBDPO/Sb2O3的引燃時間最長，ATH的燃燒時長和質(zhì)量損失、釋煙量和釋熱量最小。對于DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH的燃燒時長分別較SBS降低了8.2%、14.7%、21.5%，釋煙量分別減小了1.3%、12.9%、34.4%，說明加入阻燃劑不但推遲了瀝青混合料的引燃時間，而且大幅度降低了材料的燃燒程度，具有良好的阻燃效果和抑煙效果，其中無機阻燃劑ATH的阻燃抑煙效果相對最佳，膨脹型APP/PER作用較為顯著，DBDPO/Sb2O3的作用不明顯。

2.2.2高溫性能

采用普通車轍試驗評價阻燃劑對SBS改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響。試驗在60℃溫度環(huán)境中進行，輪壓0.7MPa，車輪運行速率42次/min，車轍板尺寸為30cm×30cm×5cm，試驗結(jié)果如圖3所示。

從圖3可看出，四種瀝青混合料對應(yīng)的動穩(wěn)定度大小為SBS<DBDPO/Sb2O3<APP/PER<ATH，摻加了DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH的動穩(wěn)定度分別較SBS提高了3.0%、6.5%、15.5%，說明三種阻燃劑均提高了SBS改性瀝青混合料的高溫抗車轍能力，其中ATH影響幅度最大。

2.2.3低溫性能

以低溫小梁彎曲試驗對阻燃SBS改性瀝青混合料的低溫性能進行評價。由車轍板切割為25cm×3cm×2.5cm的棱柱體小梁試件，試驗箱環(huán)境-10±0.5℃,加荷速率5cm/min，試驗結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，加入三種阻燃劑后SBS改性瀝青混合料的彎拉應(yīng)變、勁度模量分別有不同程度的減小和增大，相對于SBS改性瀝青混合料，摻加了DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH的彎拉應(yīng)變分別減小了16.3%、7.0%、26.7%，勁度模量分別增大了28.5%、16.8%、42.9%，說明三種阻燃劑均對SBS改性瀝青混合料的低溫抗裂性能造成了不利影響，其中無機阻燃劑ATH的影響最大，其彎拉應(yīng)變值為2253με,仍然滿足JTGF40-2004規(guī)范要求，該結(jié)論與前文5℃延度試驗結(jié)果相一致。

2.2.4水穩(wěn)定性

分別采用浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗研究不同阻燃劑對SBS改性瀝青混合料抗水損害性能的影響，評價指標為殘留穩(wěn)定度和劈裂強度比，結(jié)果如圖5所示。

從圖5可知，四種瀝青混合料對應(yīng)的殘留穩(wěn)定度和劈裂強度比大小為SBS>DBDPO/Sb2O3>ATH>APP/PER，說明三種阻燃劑均對SBS改性瀝青混合料的抗水損害性能產(chǎn)生了不良影響，其中膨脹型APP/PER的不利影響程度最大，殘留穩(wěn)定度和劈裂強度比分別降低了8.1%和8.0%，其次是無機阻燃劑ATH，分別降低了4.6%和6.8%，雖然摻三種阻燃劑后對瀝青混合料水穩(wěn)定性造成了不同程度的降低，但均滿足JTGF40-2004規(guī)范要求。

3結(jié)論

（1）瀝青三大指標試驗表明，隨著三種阻燃劑摻量的增加，阻燃SBS改性瀝青的針入度和5℃延度逐漸減小，軟化點持續(xù)增大，相同摻量下阻燃劑ATH對應(yīng)的針入度和5℃延度最小、軟化點最大。

（2）氧指數(shù)和煙密度試驗表明，DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH等三種阻燃劑分別提高了SBS改性瀝青的阻燃性能，其中溴類DBDPO/Sb2O3阻燃效果最好；無機ATH阻燃劑可明顯降低瀝青的發(fā)煙程度，膨脹型APP/PER阻燃劑表現(xiàn)不明顯，溴類DBDPO/Sb2O3阻燃劑增加了瀝青的發(fā)煙量。

（3）錐形量熱試驗表明，三種阻燃劑對應(yīng)的引燃時間均大于SBS，燃燒時長、質(zhì)量損失、釋煙量和釋熱量等參數(shù)值均低于SBS，其中DBDPO/Sb2O3的引燃時間最長，ATH的燃燒時長和質(zhì)量損失、釋煙量和釋熱量最小，無機阻燃劑ATH的阻燃抑煙效果相對最佳，同時膨脹型APP/PER的作用也相對較為顯著，DBDPO/Sb2O3的作用不明顯。

（3）路用性能試驗結(jié)果表明，摻入三種阻燃劑后，阻燃SBS改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度、勁度模量等指標均有所增大，彎拉應(yīng)變、殘留穩(wěn)定度和劈裂強度比等參數(shù)值減??；三種阻燃劑在提高SBS改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的同時也降低了低溫抗裂性和水穩(wěn)定性，無機阻燃劑ATH對應(yīng)的高溫穩(wěn)定性最好，膨脹型阻燃劑APP/PER的低溫影響程度最小，溴類DBDPO/Sb2O3的水穩(wěn)定性影響幅度最小。