由于公路隧道通風條件差，光線暗，空間狹窄，近似為一個特殊的封閉空間，相對其他路段引發安全事故的幾率更大。目前瀝青路面因其優越的路面性能較廣泛地應用于隧道路面，而瀝青屬于可燃物，如果發生交通事故引發隧道火災，瀝青參與燃燒，會導致人員傷亡與財產損失，后果不堪設想;同時隧道內部施工，熱拌瀝青路面施工溫度高，釋放巨大的熱量、煙氣和有害氣體等，不能及時從隧道內排出，會導致隧道內施工環境更加惡劣。因此開展阻燃溫拌瀝青路面技術研究是非常必要的。20世紀80年代，歐美等國家開始了對阻燃技術的研究，如Bonati和Troitzsch研究了阻燃劑種類技術特性和阻燃瀝青混合料阻燃性能。近十年國內不少學者也對阻燃瀝青路面技術展開了研究，如孔憲明等研究了阻燃瀝青混合料的阻燃性能，黃志義等研究了隧道瀝青路面燃燒規律，朱祖煌研究了阻燃溫拌瀝青混合料的制備和性能，南雪峰研究了阻燃瀝青混合料的阻燃抑煙性能。但是由于阻燃劑、溫拌劑種類多且混合料種類不同，各自研究的目的、方法、系統性等存在差異，相關的研究結論具有一定局限性，需要進一步開展相關的研究，積累經驗，以促進阻燃溫拌瀝青路面技術的成熟和推廣應用。

因此，本文依托某高速公路長隧道阻燃溫拌瀝青路面建設工程項目，針對SBS改性瀝青、溫拌SBS改性瀝青、阻燃SBS改性瀝青和阻燃溫拌SBS改性瀝青，通過閃燃點、氧指數、三大指標(針入度、軟化點、延度)、布氏旋轉粘度、PG分級等性能指標試驗，系統地對比分析阻燃劑、溫拌劑和阻燃溫拌復合改性對SBS改性瀝青性能的影響，評價所選用的溫拌劑、阻燃劑用于隧道溫拌瀝青路面和阻燃溫拌瀝青路面的有效性，以指導依托工程的長隧道阻燃溫拌瀝青路面的材料設計和施工。

原材料及其技術特性

瀝青

瀝青采用SBS(I－D)改性瀝青，其性能指標試驗測試結果為:針入度(25℃，100g，5s)5.5mm，延度(5cm/min，5℃)28cm，軟化點76.5℃，閃點310℃，135℃粘度2.68Pa·s，密度(25℃)1.03g/cm3，RTFOT后殘留物質量變化為0.1%，殘留針入度比(25℃)88%，殘留延度(5℃)19.55cm，各項指標均符合規范要求。

阻燃劑

選用重慶市廣為道路材料有限公司研發的TFR隧道瀝青阻燃劑，類型為以適當的有機、無機阻燃劑組合后的白色復合型阻燃劑，作用機理為以磷、氮為主要活性組分，不含鹵系，也不采用氧化銻為協效劑，將膨脹型阻燃劑添加至瀝青后，瀝青受熱時表面能生成一層均勻的炭層泡沫層，此層隔熱、隔氧、抑煙，并能防止瀝青的融滴現象，故具有良好的阻燃性能，TFR阻燃改性劑物化性質指標為:密度為0.8～1.8g/cm3，溶解溫度大于130℃，有效含量大于90%。在SBS改性瀝青中阻燃劑摻量為5%。

溫拌劑

選用SAR溫拌劑，它由重慶市廣為道路材料有限公司研發，于2010年取得國家zhuanli技術，是一種新型有機降粘型瀝青溫拌劑，降溫機理為加入低熔點的聚烯烴類添加劑到瀝青或者混合料中，SAR溫拌劑熔入瀝青中起到潤滑作用，降低了瀝青的粘度，從而降低瀝青混合料拌和溫度。SAR溫拌劑性能指標測試結果為:熔點120℃，閃點285℃，密度0.93g/cm3。在SBS改性瀝青中溫拌劑摻量為2%。

阻燃性能分析

阻燃性能測試方法

關于如何評價阻燃改性瀝青的阻燃性能，目前國內外還沒有明確的方法進行測試，仍在探討之中。參考已有研究工作，本文采用閃燃點和極限氧指數試驗進行SBS改性瀝青阻燃性能試驗。

瀝青的閃點、燃點是評價其質量、施工安全性的重要參考指標。但在運營過程中采用閃點和燃點評價瀝青的燃燒性能則存在局限性，因為它們均不能評價瀝青的持續燃燒能力。極限氧指數法多應用于紡織、化工等行業對阻燃材料的評價，并已形成國家標準，具有標準的測試方法，其穩定的持續燃燒可以評價材料的阻燃能力，故可以用來評價瀝青的持續燃燒能力，進而對阻燃瀝青的阻燃性能作出評價。因此，可采用瀝青極限氧指數指標的變化來評價阻燃劑和溫拌劑對SBS改性瀝青阻燃性能的改性效果。

極限氧指數法是指在規定的試驗條件下，剛好能維持材料燃燒時，通入的氧氮混合氣中以體積百分數表示的最低氧濃度。此試驗能夠判斷瀝青材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度，因此極限氧指數能有效評價瀝青阻燃性能，計算公式為:LOI=［O］(［O］+［N］)式中:O為臨界氧濃度時混合氣流中氧氣的體積流量;N為臨界氧濃度時混合氣流中氮氣的體積流量。

利用JF.3型氧指數測定儀測試瀝青的氧指數，參照GB10707的規定進行測試。為保證試樣在燃燒過程中保持垂直且不因融滴造成不能點燃的現象，本文借助玻璃纖維氈制備瀝青樣條，使瀝青條在常溫和燃燒過程中均有較好的自撐性，同時玻璃纖維氈也起到了引燃的作用。試驗參數為:氧氣和氮氣的流速為(10±0.2)L/min，試驗溫度為10～25℃，制備SBS改性瀝青和阻燃瀝青樣條，瀝青樣條長10cm，寬1cm，厚0.6cm。尺寸滿足《塑料燃燒性能試驗方法GB/T2406－93》的相關要求。一組試樣不少于6根。然后將試件夾在氧指數儀試樣架上進行試驗。

閃燃點試驗結果分析

采用克里夫蘭開口杯分別測定SBS改性瀝青、阻燃SBS改性瀝青、溫拌SBS改性瀝青和阻燃溫拌SBS改性瀝青4種改性瀝青的閃燃點，符號A、B、C、D分別表示SBS改性瀝青、溫拌SBS改性瀝青(溫拌劑2%摻量)、阻燃SBS改性瀝青(阻燃劑5%摻量)、阻燃溫拌SBS改性瀝青(阻燃劑5%摻量+溫拌劑2%摻量)。可知，添加溫拌劑后SBS改性瀝青閃燃點都無明顯變化。添加阻燃劑后，SBS改性瀝青閃燃點有明顯升高。而同時添加阻燃劑和溫拌劑后SBS改性瀝青閃點增大，但增加幅度較小，燃點從350℃增加到365℃，有明顯增加。上述現象主要因為阻燃劑添加到瀝青中，分散覆蓋在瀝青表面，加熱過程中阻燃劑以吸熱分解其分子鏈的方式降低瀝青燃燒性，瀝青的燃點有小幅度增加;溫拌劑雖然能提高瀝青的高溫性能，但當溫度過高時對瀝青的閃燃點影響較小，當溫拌劑和阻燃劑同時加入瀝青中，阻燃溫拌SBS瀝青阻燃性能優于SBS改性瀝青、溫拌SBS改性瀝青。

極限氧指數試驗結果分析

不同瀝青氧指數試驗結果可知:添加溫拌劑后SBS改性瀝青氧指數略有減小，說明溫拌劑對SBS改性瀝青阻燃性能影響較小。添加阻燃劑后SBS改性瀝青氧指數有顯著的提高，由18.1%增加到25.2%，說明在剛好維持瀝青燃燒時，添加阻燃劑的瀝青需要通入更多的氧氣才能使其燃燒。而同時添加溫拌劑和阻燃劑后SBS改性瀝青氧指數為25.1%，說明同時摻入阻燃劑和溫拌劑可明顯地增強SBS改性瀝青的阻燃性能。以上現象是因為阻燃劑混合在瀝青中，加熱燃燒時阻燃劑發揮其阻燃效果，吸熱增加，氧氣的需求量增大，含阻燃劑的瀝青氧指數增大，阻燃性能增加，而溫拌劑對SBS改性瀝青阻燃性能有一定的負面影響。

三大技術指標分析

我國普遍采用以針入度為核心的三大指標(針入度、軟化點、延度)來評價瀝青的常規性能。一般的，與原瀝青相比，若改性后瀝青的針入度值增大，同時軟化點降低，則認為其高溫性能降低;低溫延度則用來評價瀝青的低溫抗裂性。分別對不同種類的瀝青進行了三大指標的試驗。在SBS改性瀝青中摻加溫拌劑后，針入度值明顯降低，表明溫拌劑使SBS改性瀝青變硬、稠度變大，抵抗變形的能力有所增加。摻加阻燃劑后針入度有所升高。而同時摻加阻燃劑和溫拌劑時，針入度有所減小。

摻入溫拌劑后瀝青軟化點大于原樣SBS改性瀝青的軟化點，說明溫拌劑對SBS改性瀝青的高溫穩定性有利。摻加阻燃劑使SBS改性瀝青軟化點降低，但降幅較小。而同時摻加阻燃劑和溫拌劑時，軟化點大于原樣SBS改性瀝青的軟化點。

對于延度，首先按照標準試驗溫度5℃進行試驗，結果發現試樣容易脆斷，結果離散性大，故改為試驗溫度15℃。溫拌劑的摻入使SBS改性瀝青的15℃延度值減小，溫拌劑對SBS改性瀝青的低溫性能有一定的負面影響。摻阻燃劑后瀝青延度減小，說明添加阻燃劑主要對SBS改性瀝青的低溫性能不利。

可見，無論在SBS改性瀝青中添加阻燃劑或溫拌劑或同時添加，所得改性瀝青的常規性能指標仍滿足相關規范要求。

布氏旋轉粘度分析

在瀝青路面施工技術規范中采用135℃布氏旋轉粘度反映SBS改性瀝青施工性能。對于基于降粘機理的改性劑，布氏旋轉粘度可以直接評價溫拌劑的降粘效果。采用BrookfieldDV－II型旋轉粘度儀進行測試。根據布氏旋轉粘度測試結果，單純在SBS改性瀝青中摻加溫拌劑或阻燃劑均可以明顯地降低其粘度，即改善與SBS改性瀝青正常施工溫度情形相比在較低溫度時的施工性能，其中摻加溫拌劑的降粘效果更為明顯。同時摻加阻燃劑和溫拌劑，仍能有效地降低SBS改性瀝青粘度，達到溫拌瀝青改性目的。

基于PG分級方法的阻燃溫拌瀝青性能分析

上述采用我國瀝青指標體系對阻燃劑、溫拌劑對SBS改性瀝青技術性能的影響進行了測試評價。這里進一步采用能更合理地反映瀝青路用性能的PG分級方法，根據動態剪切流變試驗和低溫彎曲梁流變試驗，評價不同瀝青的高溫抗車轍能力、中溫抗疲勞能力和低溫抗裂能力。鑒于溫拌瀝青技術應用時瀝青的施工期間老化程度大為降低，繼續沿用PG分級方法中的旋轉薄膜烘箱試驗模擬施工短期老化的方法與實際情況不符，故試驗中分別考慮了施工老化和無施工老化兩種狀態，結合壓力老化模擬使用期長期老化，即旋轉薄膜烘箱短期老化+壓力儀長期老化和無旋轉薄膜烘箱短期老化+壓力儀長期老化兩種制備老化瀝青方式。

可以看出:無論是溫拌SBS改性瀝青還是阻燃溫拌SBS改性瀝青，無論老化無否，它們的高溫失效溫度均高于原樣SBS改性瀝青，說明添加溫拌劑能明顯增強SBS改性瀝青的高溫抗車轍性能。

對于溫拌瀝青，若不考慮溫拌施工實際老化過程，仍沿用模擬熱拌施工的短期老化+長期老化模擬方式時，單純摻入溫拌劑后SBS改性瀝青在相應溫度下的疲勞因子有所增大(表現為失效溫度升高)，對SBS改性瀝青的疲勞性能略為不利。若考慮溫拌施工工藝時，即不考慮拌合過程中的短期老化，直接進行長期老化模擬試驗，摻入溫拌劑的抗疲勞性能明顯增強(表現為失效溫度降低)。說明在評價溫拌瀝青中溫疲勞性能，應結合溫拌施工實際情況。同樣的，對于阻燃溫拌瀝青，無短期老化時，在同一溫度下的疲勞因子減小，其失效溫度明顯降低，說明添加阻燃劑對溫拌瀝青的疲勞性能有利。

另外，試驗結果表明，在SBS改性瀝青中加入溫拌劑后，各個溫度下的瀝青低溫彎曲勁度模量均有所增加、低溫彎曲勁度模量變化率均有所降低，說明溫拌劑會降低瀝青的低溫性能，這與延度試驗的結論是一致的。同時在溫拌瀝青中加入阻燃劑后，各個溫度下的瀝青低溫彎曲勁度模量繼續增加、低溫彎曲勁度模量變化率繼續降低，說明阻燃劑對溫拌瀝青的低溫性能不利，這也與延度試驗的結論一致。但三種瀝青的低溫等級均為－18℃。

結論

①  TFR阻燃劑能顯著提高SBS改性瀝青的阻燃性能。而溫拌劑對SBS改性瀝青和阻燃SBS改性瀝青的阻燃性能有一定的負面效應，但影響較小。

②  SAR溫拌劑能改善SBS改性瀝青和阻燃SBS改性瀝青的高溫穩定性能，而阻燃劑對SBS改性瀝青高溫穩定性有一定的負面效應，但影響較小。兩類改性劑均會在一定程度上削弱SBS改性瀝青的低溫性能。但無論在SBS改性瀝青中添加阻燃劑或溫拌劑或同時添加，所得改性瀝青的常規性能指標均滿足相關規范要求。

③  所摻加的TFR阻燃劑和SAR溫拌劑均能有效地降低SBS改性瀝青粘度，保證溫拌瀝青改性目的。

④  采用SAR溫拌瀝青技術有助于改善SBS改性瀝青和阻燃SBS改性瀝青的抗疲勞性能。

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