環保型抑塵劑在公路臨時護坡中的應用研究

廖 瑩 劉國棟 鄒肖肖 陳文舉 錢遠順

（1.山東高速交通建設集團股份有限公司，山東 濟南 250013；2.山東高速魯西南產業開發有限公司，山東 菏澤 274031；3.山東大學齊魯交通學院，山東 濟南 250100）

0 引言

某公路臨時護坡堆放時間約為半年，平時采用防護網的措施進行防護，表面土體的風化及顆粒化較為明顯，在大風天氣下較易產生粉塵。產生的粉塵一般可分為兩類：直徑大的稱為降塵，份量重所以容易沉降；直徑小的稱為飄塵，它以氣溶膠形式長期飄浮在空氣中，人們肉眼看不到。粉塵中含有多種重金屬，飄塵能夠吸附各種有毒物質，其中有的是致癌物質。在雨水天氣下，風化及顆粒化的表面土體較易產生細顆粒而被沖刷流失，導致護坡作用降低。通常采用密目網罩覆蓋、霧化噴淋灑水等措施控制揚塵。但反復灑水將加劇裸露地表的自然風化速率，從而更容易產生呼吸性粉塵。國內外部分工地利用新型抑塵劑噴灑在裸露地表來控制施工現場揚塵[1-3]，取得了較好效果。

針對臨時護坡揚塵特點，本文介紹了一種新型環保抑塵劑，結合現場灑布試驗，灑布完后不僅可以在5~6h 迅速在護坡表面形成較為明顯的結膜結殼效果，起到防塵抑塵的效果，且結膜后抵抗風雨的能力較好，在較長的一段時間內使用性能并不會產生大的衰減，長期使用性能較好。

1 抑塵劑作用機理

抑塵劑是由新型多功能高分子聚合物組合而成。屬于化學抑塵劑的一類，聚合物分子間的交聯度會形成網狀結構，同時分子間存在各種離子基團，能與離子之間產生較強的親合力。它的作用機理是通過捕捉、吸附、團聚粉塵微粒，將其緊鎖于網狀結構之內，起到濕潤、粘接、凝結、吸濕、防塵、防浸蝕和抗沖刷的作用[7]。抑塵劑具有良好的成膜特性，可以有效地固定塵埃并在物料表面形成防護膜。

2 現場灑布試驗

為了檢測該新型抑塵劑的實際效果，采取現場試驗段的形式，現場配置抑塵劑溶液并采取噴灑車灑布，對其試驗效果進行為期一周的實時追蹤，并與未灑布的空白試驗段進行對比分析，由此評價該抑塵劑的效果。

此次試驗段抑塵劑材料外表為白色粉末狀，將抑塵劑與水按照質量比1∶200的比例在移動式灑布車上進行摻配攪拌，由人工操作噴灌頭，保證灑布車能夠以一種較為均勻的方式灑布到護坡的所有位置。試驗段數據采集部位主要為護坡坡腳、坡頂和一部分邊坡，且在相連的護坡留一段接近5m的空白段，空白段保持原狀，不進行灑布抑塵劑和灑水操作，在灑布段和空白段之間用一根竹竿劃分，竹竿局部嵌入護坡，使之不易被大風或者雨水沖掉。具體的灑布現場情況如圖1所示。

圖1 移動灑布車及人工控制灑布

3 抑塵劑試驗效果對比分析

3.1 灑布抑塵劑初期效果

如圖2 所示，在未灑布抑塵劑之前，護坡表面多為顆粒較大的土石塊，表面凹凸不平，且護坡接近坡頂的位置土顆粒較為細小，在接近坡腳的位置土石顆粒較大，護坡整體粗糙度很大，表面土體顆粒之間的粘結性幾乎沒有，很容易被大風或者是雨水天氣破壞護坡表面的整體狀況。這種情況一方面由于較大的土石顆粒自重較大從上方滑落，另一方面上方細顆粒受大風雨水等天氣影響流失，導致上方較大的土顆粒裸露出來，隨后滾落到護坡下部，使得下部大顆粒聚集情況嚴重。

圖2 護坡土石顆粒分布情況

初期灑布抑塵劑水溶液后，護坡表面近乎于灑水處理，此時抑塵劑的作用效果僅是將護坡表面的一層土體潤濕，一定程度上消除了因為天氣炎熱導致的護坡土體表面的干裂情況，同時將緊鄰的土顆粒通過水溶液水膜介質連接到一起，為后續抑塵劑發揮作用提供了反應基礎。抑塵劑噴灑前后土體表面效果如圖3所示。

圖3 抑塵劑噴灑前后土體表面效果

3.2 灑布抑塵劑6h后的現場效果

當抑塵劑灑布6h 后，其護坡表面均不同程度地形成了一層較為明顯的結膜，將表面土體緊緊地保護了起來，形成一種類似于防護網的保護體系（如圖4 所示），將護坡表面與大氣中的風力或者雨水阻隔起來，從而起到保護護坡表面土顆粒，防止揚塵或者粉塵的效果。

圖4 噴灑抑塵劑前后坡腳土顆粒表面效果

對于坡腳而言，由于坡腳處較大土顆粒較多，灑布的抑塵劑水溶液很難將其完全覆蓋滲透，所以理論上坡腳處抑塵劑起到的效果最不明顯。但實際上還是可以很明顯地看到在坡腳處形成了一層分散的、龜裂的網狀殼層，將殼層下的土顆粒包裹起來，同時在較大土顆粒之間也形成了基于下部顆粒連接成團的整體結構，增強了其抵抗風力和雨水沖刷的能力。噴灑抑塵劑后坡腳土顆粒表面效果如圖4所示。

對于坡面上部及坡頂而言，其坡面多為細顆粒土，灑布抑塵劑后坡面成膜效果非常顯著，在坡面上部形成的結膜細密，完整覆蓋在護坡表面形成一層致密的保護網，可以有效保護坡面。坡面上部表面結膜效果如圖5 所示。對于坡頂表面，由于其表面初始相對平整，大顆粒較少，所以結膜效果遠遠好于坡腳及坡面上部的護坡表面。如圖6所示。

圖5 坡面上部表面結膜效果

圖6 坡頂表面結膜效果

3.3 灑布抑塵劑7d后的現場效果

在灑布抑塵劑1 周內，該試驗段經歷了一次中等程度的降雨沖刷，期間還經歷了一次長達半天的藍色等級大風，該試驗段周圍的日平均溫度達到了24℃，平均風力等級為3~4級。

對于道路護坡一側而言，可以較為直觀地看出使用抑塵劑后留下的整體性膜狀結構，比較均勻地覆蓋在護坡表面，表面的土顆粒得到有效的保護，從圖7 可以看出護坡表面未受到明顯的風化或是雨水沖刷。

圖7 結膜良好的坡面

對于護坡頂面而言，其表面成膜的效果遠大于在邊坡坡腳或是坡面上部的表層成膜效果，但或因為坡面較為平坦，接受太陽照射的烈度更大，坡面水分蒸發劇烈導致其出現干旱的典型特征——龜裂的程度更為嚴重。

從圖8 可以看出，坡面的整體結膜效果良好，即使是因為干旱導致的路面龜裂影響了其結膜的整體性，但是在每一塊龜裂的板塊上依舊可以看出其表面成殼的效果顯著，每一塊板塊都是一個整體，其表面的土顆粒在抑塵劑的作用下抱團結網成膜，從而起到了防塵、抑塵的作用。

圖8 坡頂表面整體結膜效果

4 抑塵劑效果評價

通過現場抑塵劑灑布試驗和長時間檢測，得到以下評價結論：

（1）抑塵劑結膜特性良好，生效快。灑布抑塵劑后5~6h即可以在道路護坡表面形成一層較為明顯的結膜結殼效果，起到防塵抑塵的效果。在護坡上部及護坡頂面等細顆粒較多的表面成膜效果尤為明顯，在粗顆粒及土石塊較多的護坡下部也可以通過將大顆粒下部與土坡淺層相連接的方式固定成整體，從而起到有效的防塵抑塵效果。

（2）抑塵劑長期使用性能良好。從該抑塵劑試驗段為期一周的實地追蹤監測結果來看，第一天表面基本成膜開始發揮作用，在經過一周的時間之后，其護坡表面的成膜效果依舊明顯，表面土顆粒的整體性依舊保持良好，體現出了比較好的長期使用能力。

（3）抑塵劑耐久性良好。在試驗段實地監測的一周之內，經歷了一場中雨的沖刷以及藍色大風天氣后，復查其護坡表面并未有明顯的雨水沖刷留下的水道痕跡，依舊保留著生效1d 后的結膜整體狀態，護坡上部細顆粒土仍舊牢牢的吸附在護坡上，且其表面依舊保持一定的光滑，體現出較好的抑塵防塵能力。

5 結束語

綜上所述，該環保型抑塵劑具備較好的現場使用性能，結膜效果顯著且結膜后抵抗風雨的能力較好，在較長的一段時間內性能并不會產生大的衰減，長期使用性能較好，滿足一般的道路護坡需求，且具備推廣價值。