温拌阻燃沥青混合料优化设计与性能评价

为开发阻燃性能较好、适用于隧道路面的沥青混合料,基于正交试验设计,确定温拌剂、阻燃剂的最佳质量分数,设计温拌阻燃沥青混合料并进行路用性能评价;试验确定温拌阻燃沥青混合料最佳拌和温度与压实温度,并评价其路用性能、抗疲劳性能及阻燃性能。结果表明:温拌阻燃沥青混合料的最佳拌和温度为150℃,最佳压实温度为140℃;其水稳定性及抗疲劳性能均得到显著改善,高温、低温性能得到一定提高;从燃烧时间、质量损失水平及残留稳定度等参数分析表明,温拌阻燃沥青混合料可增加路面材料的阻燃性能,提高火灾事故后道路材料的基本路用性能,可为温拌阻燃沥青混合料在隧道工程中的应用提供参考。

温拌阻燃沥青阻燃机理的红外和热重差热分析

采用Sasobit温拌剂、氢氧化铝(ATH)、有机蒙脱土(OMMT)和基质沥青制备复合温拌阻燃沥青,通过傅里叶红外光谱(FTIR)扫描、热重分析法(TG)和差热分析法(DSC)等微观测试方法,研究了温拌剂和阻燃剂的协调增效作用和阻燃机理.结果表明:温拌剂和阻燃剂对基质沥青的改性作用以物理改性为主;阻燃剂的加入使得沥青热稳定性和阻燃、抑烟能力增强,且阻燃和抑烟效果会随着复合阻燃剂掺量的增加而提升;阻燃剂在沥青表面形成隔离层,具有裹附效果,有效地降低沥青燃烧的热流率,表现出良好的阻燃效果和燃烧控制效应;ATH和OMMT两种阻燃剂复配后具有协同阻燃作用,其阻燃机理主要为中断热交换阻燃机理和凝聚相阻燃机理两个方面;当复合阻燃剂掺量为8%时,沥青具有良好的阻燃和抑烟性能以及经济性.

老化对无机复配阻燃沥青路用及阻燃性能的影响

为探究无机复配阻燃沥青在不同老化情况下的路用性能和火灾安全性能的变化规律,利用旋转薄膜烘箱(RTFOT)对阻燃沥青进行85 min短期老化、270 min长期老化和长期湿热老化。采用针入度、软化点、延度和黏度试验研究老化阻燃沥青的路用性能指标,同时结合氧指数(LOI)、热重(TG)和锥形量热试验,分析阻燃沥青老化后的火灾安全性能。试验结果表明:相较于基质沥青,阻燃沥青的抗老化性能更优,氢氧化铝、硼酸锌复配阻燃剂能有效减少老化对沥青路用性能的影响;在火灾安全性能方面,随着热氧老化时间的增加,阻燃剂与羧酸反应更多,阻燃沥青氧指数下降,同时在燃烧初期的热烟释放速率与释放量增加;而燃烧后期,老化过程中沥青生成较多重质组分,能有效抑制沥青燃烧,其热烟释放速率降低。

隧道阻燃沥青微观结构及阻燃性能研究

以水硼酸锌、十溴二苯醚、三氧化二锑三种阻燃剂和基质沥青为材料制备了10组沥青样品,采用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)等方法,分析了阻燃剂种类及掺量对阻燃沥青性能的影响,观察了老化前后沥青微观结构的变化,研究了阻燃剂和沥青间相互作用的机理。结果表明,阻燃剂掺量不宜超过5%;三种阻燃沥青和基质沥青具有相同的官能团,阻燃沥青只是物理改性;长期老化过程中,三氧化二锑对改性沥青内部官能团影响严重,不能改善改性沥青的老化性能;阻燃剂的微观形貌为无定形球状结构,增大了阻燃沥青的分子间作用力,提高了阻燃沥青的性能;水硼酸锌阻燃沥青具有更好的热稳定性,且增加阻燃剂的掺量并不能有效地提高阻燃沥青的热稳定性。

公路隧道温拌阻燃沥青路面阻燃效果仿真研究

为了得到公路隧道温拌阻燃沥青路面发生火灾时的阻燃效果,以有限元法、热力学理论为基础,通过Ansys有限元软件中热力学分析模块对不同火灾规模下普通沥青路面、阻燃沥青路面、温拌阻燃沥青路面的阻燃效果进行研究。3种类型的路面最高温度均随火灾规模的增大而增大,在任意火灾规模下温拌阻燃沥青路面比普通沥青路面阻燃效果提升4.9%~8.5%,火灾规模越小降温效果越明显;在最小火灾规模下沥青路面下方温度均高于沥青老化温度;在火灾规模5~100 MW情况下,相比普通沥青路面,阻燃沥青路面与温拌阻燃沥青路面完成修补需要的混合料平均增长率分别为-9.3%、-12.8%。提出路面最高温度与火灾规模之间的关系模型,并计算得到灾后修补所需的混合料质量,为隧道火灾的预防与修补工作提供参考。

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。

阻燃沥青混合料在隧道路面中的应用研究

依托红花尖隧道阻燃沥青路面的施工应用,探究阻燃沥青混合料在隧道路面应用的可行性。结合沥青三大指标试验确定阻燃剂最佳掺量,并验证了阻燃沥青的阻燃性和抑烟性,在试验路铺筑基础上验证了阻燃沥青路面的高温稳定性。研究表明:从路用性能与经济性角度考虑,阻燃剂掺量在6%时具有较好的路用性能、阻燃性能及抑烟性能。试验路钻芯取样结果显示,阻燃沥青路面具备较高的高温稳定性,可有效延长隧道路面使用寿命。

高速公路SBS改性阻燃沥青施工技术应用

为降低公路隧道路面发生火灾的概率,提高公路安全性,论文结合实际工程,对SBS改性阻燃沥青混合料设计进行分析,总结了沥青胶结料、碎石集料、温拌剂、阻燃剂以及设计级配等方面的要求,重点对SBS改性阻燃沥青施工技术要点进行研究。

温拌阻燃沥青混合料的路用性能研究

为了降低隧道路面发生火灾时带来的危害,减小火灾对公路隧道的影响,通过改变温拌剂的掺量及沥青类型制备不同种类的温拌阻燃沥青混合料,并研究其路用性能(高温性能、低温性能、水稳定性)和阻燃性能。结果表明,对比普通沥青混合料的动稳定度发现,温拌阻燃沥青混合料的动稳定度(DS)提升了18.7%,高温抗变形能力得到了明显的改善,弯拉应变有所提高,低温性能较好;而且温拌阻燃沥青混合料的残留稳定度(MS)和冻融劈裂强度比(DSR)均得到了一定幅度的提升,其中残留稳定度提升了约3.49%,冻融劈裂强度比提升了约3.26%,可有效提高混合料的路用性能。温拌阻燃沥青混合料各项指标均满足规范要求,可应用于隧道路面,并具有良好的应用效果。

高速公路SBS改性阻燃沥青施工技术应用

为研究高速公路SBS改性阻燃沥青施工技术的应用,论文结合实际工程,详细阐述了SBS改性阻燃沥青混合料配合比设计,以及SBS改性沥青、粗细集料、填料、温拌剂、阻燃剂等原材料的各项指标,并确定了SBS改性阻燃沥青混合料设计级配,重点对SBS改性阻燃沥青路面施工技术要点进行研究。

公路隧道路面铺筑阻燃沥青施工技术应用探讨

此次研究详细探讨了阻燃沥青在公路隧道路面铺筑中的应用技术。首先对阻燃沥青进行了定义、分类,并介绍了其性质和制备方法。随后重点关注了公路隧道路面铺筑阻燃沥青混合料的设计与制备、施工工艺,以及性能要求与检测方法。接着对阻燃沥青在公路隧道中的应用进行了全面分析,包括防火性能、耐久性能和环保性能等方面。通过对阻燃沥青的应用探讨,提出了在公路隧道路面铺筑中采用阻燃沥青技术的可行性,并强调了该技术在提高隧道安全性和保护环境方面的重要作用。综上所述,阻燃沥青的应用在公路隧道建设中具有广阔的前景和潜力。

阻燃沥青及其混合料的研究现状

首先对沥青的受热行为、沥青的阻燃机理进行了分析,随后对阻燃沥青及阻燃沥青混合料的制备和性能进行了总结,最后对阻燃沥青及其混合料的发展进行了回顾,并对它们今后的发展方向进行了展望。

隧道阻燃沥青及其混合料的发展现状

针对沥青的燃烧特性,分析了沥青阻燃剂的阻燃机理及使用要求,例举了几种常用的阻燃剂,并论述了其阻燃机理。总结了阻燃沥青及阻燃沥青混合料的制备方法,归纳了阻燃沥青及其混合料的阻燃评价指标,提出了阻燃沥青及其混合料研究中存在的问题及改进措施。

硼酸锌对隧道阻燃沥青的阻燃增效作用及机理

利用硼酸锌(ZB)与自制的沥青阻燃剂(BFR-Si)对道路沥青进行复合改性来制备隧道阻燃沥青.通过锥形量热法、热重分析法和烟密度法等测试方法系统研究了ZB与BFR-Si协同阻燃道路沥青的燃烧性能,探究了二者的阻燃增效作用和阻燃机理.结果表明:添加适量ZB可使道路沥青+BFR-Si体系的烟密度(Ds)、热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)以及有效燃烧热(EHC)等指标显著下降,点燃时间显著延长,实际成炭量增加;ZB对道路沥青+BFR-Si体系具有较显著的阻燃增效作用;道路沥青+BFR-Si体系呈现吸热阻燃机理和凝聚相阻燃机理的特征,道路沥青+BFR-Si+ZB体系主要呈现凝聚相阻燃机理的特征.

阻燃沥青的研制

选用辽河AH-70号高等级道路沥青作为基质沥青,采用添加阻燃剂的方法制得了阻燃沥青。通过氧指数和水平燃烧系统地考察了十溴联苯醚、三氧化二锑、硼酸锌和氢氧化镁阻燃剂对沥青的阻燃效果,它们之间的协同效应,以及沥青在氢氧化铝、复合抑烟剂作用下的抑烟性能。结果表明,十溴联苯醚、三氧化二锑、硼酸锌和氢氧化镁分别对沥青具有一定的阻燃作用,其中,十溴联苯醚在这4种阻燃剂中阻燃效果优于硼酸锌、氢氧化镁和三氧化二锑,但其发烟量明显比其它阻燃剂大,三氧化二锑与十溴联苯醚之间存在着良好的协同效应,氢氧化铝和复合抑烟剂不但对沥青具有一定阻燃作用而且还有良好的抑烟作用。当它们按一定比例存在于共混体系中时,阻燃抑烟效果最佳,共混物的氧指数达到36.5%,水平燃烧达到I级难燃,发烟量较少。

复配阻燃沥青氧指数和路用性能研究

基于阻燃剂和协同剂复配技术,设计了复配阻燃沥青.通过氧指数试验,研究协同剂对复配阻燃沥青阻燃性能的影响;采用协同阻燃效率SE及阻燃性价比EV指标,比较阻燃剂和协同剂组成的复配阻燃体系的协同阻燃效果;采用沥青常规性能试验和动态剪切流变试验,分析复配阻燃体系对沥青路用性能的影响.结果表明,合适的复配阻燃体系在适当的复配比例下,可以有效地提高沥青的阻燃性能和高温性能.

隧道阻燃沥青及混合料阻燃性能评价

该文在阻燃沥青混合料阻燃效果评价方法分析的基础上,探索两种不同制备工艺的阻燃沥青混合料烘烤试验和马歇尔试件燃烧试验,来评价阻燃沥青混合料的阻燃效果。并通过阻燃沥青和改性沥青对比试验,分析其烟气排放量和经济性。

环保型SBS改性阻燃沥青性能研究

采用氧指数测定法、动态剪切流变实验、弯曲梁流变实验和DSC-TG实验、扫描电镜(SEM)手段研究了环保型SBS改性阻燃沥青的性能;通过研究环保型阻燃剂对SBS改性沥青阻燃性能、物理性能、135℃运动黏度和高低温流变性能的影响确定了环保型阻燃剂的加入量。结果表明:环保型阻燃剂可以提高SBS改性沥青的高温性能,但会影响低温性能;环保型阻燃剂的加入可以提高SBS改性沥青的热分解温度和开始燃烧温度,并且在沥青燃烧时可以减少烟密度及有毒烟气的释放。

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。

隧道用阻燃沥青的研制

以辽河AH-70高等级道路沥青为原料,十溴联苯醚、十溴联苯乙烷、三氧化二锑等为阻燃剂,氢氧化铝为抑烟剂,富含芳烃的抽出油为调和剂,在加热搅拌的条件下,制得了阻燃沥青。结果表明,阻燃沥青的燃烧性能达到1级难燃水平;烟气毒性达到准安全一级。由于沥青中加入阻燃剂和其他添加剂使得沥青的物理化学性质下降,采用调和法制得了符合GB/T 15180—2000要求的阻燃沥青。