瀝青路面的礦物組分阻燃機(jī)理與技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)公路建設(shè)的跨越式發(fā)展，隧道的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，由于隧道內(nèi)水泥路面存在抗滑系數(shù)衰減迅速而引發(fā)交通事故多的缺點(diǎn)，瀝青路面正成為隧道路面鋪裝的主流。由于瀝青的易燃性使隧道內(nèi)瀝青路面的阻燃研究具有重要的意義。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外阻燃瀝青技術(shù)中外加有機(jī)阻燃劑存在毒性大、煙霧濃、價(jià)格貴、影響瀝青性能的四個(gè)方面的突出問(wèn)題，論文運(yùn)用材料學(xué)原理，首次提出了礦物組分阻燃瀝青路面的新技術(shù)，該技術(shù)路線為：研制具有羥基阻燃結(jié)構(gòu)的礦粉和礦物纖維，作為瀝青混合料的

2、組成，配制具有阻燃性能的瀝青路面。 運(yùn)用材料燃燒機(jī)理和阻燃機(jī)理，研制出一種堿性阻燃礦粉(代號(hào)為MP-AFR)。首先利用極限氧指數(shù)試驗(yàn)、水平燃燒試驗(yàn)和煙密度試驗(yàn)測(cè)試了MP-AFR礦粉對(duì)瀝青的阻燃抑煙功效，并通過(guò)TG-DSC試驗(yàn)分析了其阻燃抑煙機(jī)理：釋水、吸熱、成炭、隔熱。其次從礦粉的親水系數(shù)、粘附性、細(xì)度等技術(shù)要求角度，研究了礦粉取代石灰石礦粉的可行性。然后試驗(yàn)了MP-AFR礦粉對(duì)瀝青膠泥的Brookfield旋轉(zhuǎn)粘度、剪切彈性模

3、量、相位角、車(chē)轍因子等粘彈性的影響，并將復(fù)合材料學(xué)中的Einstein粘度理論、Nelson流變學(xué)模型和Hashin相位角理論應(yīng)用于瀝青膠泥體系中，研究提出了使粘彈性改善的界面酸堿反應(yīng)增粘機(jī)理。最后采用隧道內(nèi)常用的SMA-13瀝青路面結(jié)構(gòu)，比較研究了MP-AFR礦粉對(duì)瀝青混合料的抗水損壞、抗高溫車(chē)轍、抗低溫彎曲等路用性能和抗飛散、抗析漏等施工性能的影響，并從瀝青膠泥的粘彈性和材料細(xì)觀力學(xué)角度分析了路用性能改善的機(jī)理。 研究發(fā)現(xiàn)了

4、一種堿性阻燃礦物纖維(代號(hào)為MF-AFR)。首先測(cè)試了MF-AFR纖維、木質(zhì)素纖維、聚合物纖維的極限氧指數(shù)和3種纖維瀝青膠泥的極限氧指數(shù)，證明MF-AFR纖維具有阻燃性能，并通過(guò)TG-DSC試驗(yàn)分析了其阻燃機(jī)理。其次分析并比較了3種纖維在瀝青混合料中的作用機(jī)理，證明MF-AFR纖維取代木質(zhì)素纖維、聚合物纖維是可行的。然后通過(guò)摻加MF-AFR纖維的瀝青混合料的各種路用性能試驗(yàn)和施工性能試驗(yàn)，確定了MF-AFR纖維的最佳用量為0.4％～0.

5、6％。最后比較研究了3種纖維的瀝青混合料的路用性能與施工性能，表明MF-AFR纖維與木質(zhì)素纖維、聚合物纖維的性能相當(dāng)。 最后總結(jié)性地提出了隧道瀝青路面的阻燃解決方案：對(duì)于AC型瀝青路面采用MP-AFR礦粉技術(shù)路線，對(duì)于SMA型瀝青路面采用MP-AFR礦粉和MF-AFR．纖維技術(shù)路線。SMA型瀝青路面試件的室外燃燒比較試驗(yàn)表明：此解決方案具有阻燃效果。并針對(duì)隧道內(nèi)近似封閉的特點(diǎn)提出了延長(zhǎng)拌和時(shí)間、降低施工溫度、加強(qiáng)通風(fēng)、使用熱瀝青