凈味改性瀝青混合料設計及性能研究

2022-07-01 06:03:54董亞平

城市道橋與防洪 2022年4期

關鍵詞：煙氣

董亞平

[1.上海公路橋梁（集團）有限公司，上海市 200433；2.上海綠色路面材料工程技術研究中心，上海市200433]

0 引言

研究表明，瀝青煙中存在大量揮發性有機物，其中包含了多環芳香烴類物質（PAHs），該類物質具有致癌作用。國內外研究者針對降低瀝青煙氣排放問題進行了大量研究，開發了一系列降低瀝青煙氣排放的材料和技術，如溫拌瀝青材料，主動抑煙技術等，前者已經進行了大量的試驗研究和應用。溫拌瀝青材料通過改變瀝青在一定溫度范圍內的黏度等物理性能，降低一定的施工溫度，且保持瀝青混合料的性能基本不改變。溫拌瀝青材料能夠降低拌和溫度從而達到降低氣體排放的效果，但不能從根本上抑制瀝青煙氣的排放。

由于主動抑煙技術的作用機理各不相同，添加助劑的不同對瀝青混合料性能的影響各不相同，可分為阻燃劑、吸附劑、復合型抑煙劑等[1]。如堿性金屬化合物、金屬鉬化物等阻燃劑，通過降低混合料中可燃物的表面溫度或形成隔絕層，抑制瀝青的熱分解和煙氣的釋放。如膨脹石墨、古馬隆樹脂、活性炭等吸附劑通過與瀝青中易揮發物質發生物理或化學吸附而生成不排放物質，降低瀝青煙氣的排放量。通過將各類阻燃劑、吸附劑、各類添加劑等進行復配，形成新型復合型抑煙劑，該類抑煙劑具有良好的阻燃抑煙效果。但部分抑煙劑對瀝青性能有所影響，如：鹵系阻燃劑發煙量高，膨脹石墨摻量過多會引起瀝青延度指標的降低等[2]。目前，在不改變瀝青及瀝青混合料性能的基礎上進行研發的凈味瀝青技術已得到應用，如國外的殼牌凈味瀝青，國內的上海城建日瀝生產的凈味瀝青、燃料油銷售有限公司生產的昆侖環保凈味瀝青等。

凈味瀝青的應用目前還處于初期階段，本文針對市場上的一種凈味改性瀝青及非凈味改性瀝青，對比研究瀝青的技術性能、煙密度，瀝青混合料SMA-13配合比設計及性能，驗證凈味瀝青的實際應用效果。

1 原材料

1.1 瀝青

瀝青使用上海城建日瀝生產的非凈味改性瀝青（SBS 改性瀝青）和凈味改性瀝青，其中凈味改性瀝青是通過在SBS 改性瀝青中添加凈味組分獲得。對兩種瀝青進行測試，主要性能指標見表1。凈味改性瀝青的技術指標滿足SBS Ⅰ-D 瀝青的技術指標，且2種瀝青的檢測結果基本一致，說明凈味劑成分基本不改變SBS 改性瀝青的技術性能，且凈味改性瀝青能夠達到SBS Ⅰ-D 瀝青的技術性能。

表1 瀝青主要性能指標

凈味瀝青中的凈味組分通過與瀝青中易揮發組分發生物理或化學反應，減少瀝青煙中有害物質的排放，具有降低瀝青煙氣排放的功能。對凈味改性瀝青的瀝青煙密進行檢測，依據《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法》（GB/T 8627－2007）[3]，根據瀝青試樣燃燒時產生的瀝青煙測定出煙密度等級，計算得出凈味改性瀝青的瀝青煙的煙密度等級SDR 為25。查閱相關文獻資料，SBS 改性瀝青的煙密度等級基本在85～88 范圍內[4-6]。因此，根據煙密度等級測試結果可以確定該種凈味改性瀝青煙密度等級的降幅可以達到70.6%以上，具有良好的環保效果。

1.2 集料

粗集料選擇玄武巖，細集料選擇石灰巖，礦粉為石灰巖磨細成粉，集料的密度與篩分結果見表2。

表2 集料密度與篩分結果

1.3 纖維

纖維采用天然的木質素纖維，對人體和環境無不良影響，具有惰性大、吸油率高、耐酸堿腐蝕性好等優點。摻量為瀝青混合料質量的0.3%。

2 配合比設計

2.1 合成級配

根據規范[7-8]，選用非凈味改性瀝青進行配合比設計，確定的合成級配見表3。

表3 S MA-13 合成級配

2.2 用油量的確定

根據馬歇爾初試試驗，初步選擇3 個油石比：5.9%、6.2%、6.5%，再次進行馬歇爾試驗，結果見表4，確定最佳油石比為6.2%，各項體積指標和力學性能均能滿足要求。由表1 性能指標可知，凈味劑基本不改變改性瀝青的性能，因此，將非凈味改性瀝青的用油量作為凈味改性瀝青的用油量，進行驗證，結果見表5，各項指標和性能均能滿足要求。