【正文】 阻燃瀝青。究其原因，可能是因?yàn)? BFR 未經(jīng)表面改性，與瀝青的相容性不佳，在瀝青中的分散效果不好，有團(tuán)聚現(xiàn)象，形成了應(yīng)力集中點(diǎn)，故延度大幅降低；而 BFRTi和 BFRSi與瀝青的相容性好，在阻燃瀝青中的分散效果好，故延度下降相對(duì)較少。 表 指標(biāo) 單位 試驗(yàn)結(jié)果 SBS改性瀝青 BFR阻燃瀝青 BFRTi阻燃瀝青 BFRTiZB阻燃瀝青 針入度 （ 25 ℃ ，100g,5s） 軟化點(diǎn) （ 環(huán)球法 ） ℃ 延度 （ 5 ℃ ，5cm/min） cm 60℃ 動(dòng)力粘度 pas 258 283 268 275 135℃ 動(dòng)力粘度 pas 溶解度 （ 三氯乙烯 ） % TFOT后殘留物 質(zhì)量損失 % 針入度比 （ 25℃ ） % 延度 （ 5 ℃ ，15cm/min） cm 脆斷 備注 各種阻燃瀝青采用的 SBS改性瀝青 ， 且阻燃劑摻量均為瀝青質(zhì)量的 %， 對(duì)于添加 ZB的體系 ， 則 BFRTi（ BFRSi） 占 %， ZB占 %。 ( 3 )與 SBS 改性瀝青相比，軟化點(diǎn)和 60℃ 粘度都所增大，即高溫性能得到了一定提高。 ( 4 ) 比較分析幾種瀝青的粘度變化發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度從 135℃ 升高至165℃ 時(shí)， 粘度迅速降低，發(fā)生顯著變化；而當(dāng)溫度從 165℃ 升至175℃ 時(shí)，粘度變化較小。為保證施工和易性，建議施工時(shí)阻燃瀝青加熱溫度宜大于 165℃ 。 ( 5 ) 從老化性能看，與 SBS 改性瀝青相比，阻燃瀝青的質(zhì)量損失稍高，針入度比和延度有一定下降。 貯存穩(wěn)定性研究 阻燃瀝青一經(jīng)生產(chǎn)完畢之后，一般要經(jīng)過存放或者運(yùn)輸過程，這就要求阻燃瀝青具備一定的貯存穩(wěn)定性。本試驗(yàn)采用測(cè)試瀝青桶上部、中部和下部阻燃瀝青（瀝青阻燃劑的用量為 SBS 改性瀝青的 %）的主要性能指標(biāo)，并以 SBS 改性瀝青做參比，來評(píng)價(jià)其貯存穩(wěn)定性。具體方法是：分別將幾種新制備好的 SBS 改性瀝青和阻燃瀝青盛入 20L的鐵桶內(nèi)，靜臵 48h，分別從其上部、中部和下部取適量樣品，并測(cè)試其針入度、軟化點(diǎn)、低溫延度和溶解度。測(cè)試結(jié)果見表 337~圖 3~40。 表 指標(biāo) 單位 取樣部位 試驗(yàn)結(jié)果 SBS改性瀝青 BFR阻燃瀝青 BFRTi阻燃瀝青 BFRTiZB 阻燃瀝青 針入度 （ 25 ℃ ，100g,5s） 上部 中部 下部 軟化點(diǎn) （ 環(huán)球法 ） ℃ 上部 中部 下部 延度 （ 5 ℃ ，5cm/min） cm 上部 中部 下部 溶解度 （ 三氯乙烯 ） % 上部 中部 下部 表 ， SBS 改性瀝青貯存鐵桶的上部、 中部和下部的性質(zhì)相差很小，說明 SBS 改性瀝青具有良好的貯存穩(wěn)定性；而三種阻燃瀝青的上部、中部和下部的性質(zhì)相差相對(duì)比較明顯， 尤以 BFR阻燃瀝青為最， 說明阻燃瀝青的貯存穩(wěn)定性不及 SBS改性瀝青好。 ? ? 對(duì)燃燒行為的火焰狀況及殘留物狀況做直觀分析?？紤]到實(shí)際火災(zāi)相似于本次實(shí)驗(yàn)的第一次燃燒，因此火焰狀況的圖片僅選取了三種瀝青第一次燃燒的火焰圖片，三種瀝青在燃燒過程中的火焰狀況及燃燒最終殘留物形貌如圖 415~420所示。 ? 圖 415～ 417 為幾種瀝青燃燒過程中的火焰情況。 從兩種種瀝青第一次點(diǎn)燃的火焰狀況看， SBS 燃燒的火焰最大最猛烈， BFRTi阻燃瀝青燃燒的火勢(shì)相對(duì)較小，說明瀝青阻燃劑及阻燃增效劑使瀝青燃燒的火勢(shì)明顯減小，從而可延緩隧道事故中瀝青燃燒的火勢(shì)，起到阻燃作用，增大了隧道運(yùn)營(yíng)的安全性。 ? SBS改性瀝青經(jīng)過兩次點(diǎn)燃之后燃燒相當(dāng)充分，基本發(fā)生了完全的炭化，其殘留物形貌呈灰白色，那是灰燼的顏色，說明 SBS 改性瀝青在燃燒過程中基本不具備成炭作用，因而阻燃性能較差，這與它燃燒過程中猛烈的燃燒火焰相呼應(yīng)；而 BFRTi阻燃瀝青經(jīng)過四次點(diǎn)燃之后燃燒仍然不夠充分， 殘留物的形態(tài)與 SBS 改性瀝青的燃燒殘留物存在相當(dāng)大的差異，呈現(xiàn)明顯的黑色炭層結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)連續(xù)、致密而完整。這是導(dǎo)致阻燃瀝青經(jīng)過四次點(diǎn)燃才基本完成燃燒過程，每次形成的炭層能夠有限隔阻氧和熱，使得阻燃瀝青的燃燒很快得以終止的根本原因，顯示出良好的阻燃性能；氣和熱進(jìn)入到燃燒中心，抑制了 BFRTi阻燃瀝青高溫分解產(chǎn)生的自由基鏈反應(yīng)，另一方面阻止了 BFRTi阻燃瀝青中可燃性小分子的生成和逸出，降低瀝青的可燃性，起到凝聚相阻燃的作用 ? ? 以 SBS改性瀝青、 BFRTi阻燃瀝青、 APFR阻燃瀝青、 FRMAX阻燃瀝青以及 BPMA阻燃瀝青為膠結(jié)料，分別研究其相應(yīng)的 AC20的性能。這幾種瀝青阻燃劑的基本情況見表 。 表 阻燃劑類別 性狀 推薦用量 /% 實(shí)際用量 /% 粒度范圍 /目 樣品來源（廠家） BFRKSi 白色或淡黃色粉末 2022~2500 自制 BFRTiZB 白色或淡棕色粉末 2022~2500 自制 APFR 白色粉末 ~ 1000~1500 重慶智翔鋪道技術(shù)工程有限公司 BPMA 白色粉末 ~ 1500~2022 成都賽福特交通科技有限公司 FRMAX高效性 灰色顆粒 ~ 深圳海川實(shí)業(yè)股份有限公司 考慮到上述幾種瀝青阻燃劑的推薦用量大致相當(dāng)，因此在相同級(jí)配下，它們對(duì)應(yīng)的阻燃瀝青混合料的油石比應(yīng)該基本一致。 原材料及其性能 瀝青阻燃劑的酸堿性 瀝青阻燃劑的技術(shù)指標(biāo)較多，但考慮到瀝青與石料的粘附性與石料的酸堿性有較大關(guān)系，因此就對(duì)瀝青混合料的性能影響而言，瀝青阻燃劑的酸堿性是對(duì)瀝青混合料的性能影響最直接、最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。故有必要研究瀝青阻燃劑對(duì)瀝青混合料酸堿性的影響，而這種影響效果與瀝青阻燃劑自身的酸堿性直接相關(guān)。采用 PH 計(jì)測(cè)試了幾種瀝青阻燃劑一定濃度溶液或懸濁液的 PH 值， 來評(píng)價(jià)它們的酸堿性，試驗(yàn)結(jié)果見表 。 表 PH值 阻燃劑種類 BFRTi BFRTiZB APFR FRMAX BPMA 水中 PH值 605乙醇中的 PH值 測(cè)試結(jié)果表明，幾種瀝青阻燃劑無論在水中還是 60％的乙醇溶液中都顯示了較強(qiáng)的堿性。在水中， APFR 和 BPMA 具有很強(qiáng)的堿性，然后依次是 BFRTi和FRMAX； 而在 60％的乙醇溶液中，堿性最強(qiáng)的是 BFRTi，然后依次是 BPMA、APFR 和 FRMAX。溶液的酸堿性強(qiáng)弱，歸根到底是由溶液中的氫離子濃度大小決定的，這與瀝青阻燃劑在介質(zhì)中發(fā)生離子反應(yīng)釋放出的氫離子或者氫氧根離子的數(shù)量相關(guān)。在水中，經(jīng)改性的 BFRTiZB，其親水性降低，離解程度減小，故 PH值低于 APFR 和 BPMA；而在 60％的乙醇溶液中， BFRTi既可以發(fā)生水解，也可在乙醇中發(fā)生醇解，放出氫氧根離子，故堿性較強(qiáng)。根據(jù)瀝青與礦料的作用機(jī)理分析可知，瀝青阻燃劑在水中的堿性強(qiáng)弱，將對(duì)混合料的性能特別是水穩(wěn)性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大的有利影響，但這種作用并不持久，因此這種效應(yīng)往往容易體現(xiàn)在室內(nèi)試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果中；而在有機(jī)介質(zhì)中逐步離解釋放出氫氧根離子而呈現(xiàn)堿性的瀝青阻燃劑，將持續(xù)地對(duì)阻燃瀝青混合料的水穩(wěn)性產(chǎn)生有利影響。 按 JTJ0522022和 T07092022規(guī)程進(jìn)行了 BFRSi阻燃瀝青 AC13目標(biāo)配合比馬歇爾最佳瀝青用量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表 54。 表 AC13目標(biāo)配合比馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果 瀝青用量 毛體積密度 空隙率 (%) VMA(%) VFA(%) 穩(wěn)定度 (KN) 流值 () 根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)分析結(jié)果，求得 BFRTi 阻燃瀝青 AC16 混合料的最佳瀝青用量為%。 阻燃瀝青混合料的路用性能研究 本節(jié)主要研究在相同的級(jí)配下，瀝青阻燃劑類型對(duì) AC16瀝青混合料性能的影響，并考查阻燃瀝青混合料相對(duì)于 SBS 改性瀝青混合料的性能變化。 瀝青阻燃劑類型對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)性的影響 混合料的水穩(wěn)定性對(duì)隧道路面鋪裝格外重要，山體地表水和地下水在匯水區(qū)域內(nèi)分別流向隧道拱體和隧道路面路基，若拱體襯砌層密水不好，地下水不能沿排水系統(tǒng)良好流淌而直接漏滴于路面上， 所以隧道內(nèi)路面鋪裝受水的損害較公路路面嚴(yán)重得多。為此，我們采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)方法來檢測(cè)阻燃瀝青 AC16 混合料的抗水損害能力。 （ 1） AC13混合料浸水馬歇爾試驗(yàn) 不同瀝青阻燃劑種類的 AC16 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 。為了便于直觀比較，把表 ，見圖 55。 表 不同瀝青阻燃劑的 AC16混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果 膠結(jié)料類型 油石比 (%) 實(shí)驗(yàn)條件 穩(wěn)定度 (KN) SBS改性瀝青 60℃ ， 60℃ ， 48h 殘留穩(wěn)定度 =BFRSi阻燃瀝青 60℃ ， 60℃ ， 48h 殘留穩(wěn)定度 =BFRTiZB阻燃瀝青 60℃ ， 60℃ ， 48h 殘留穩(wěn)定度 =APFR阻燃瀝青 60℃ ， 60℃ ， 48h 殘留穩(wěn)定度 =BPMA阻燃瀝青 60℃ ， 60℃ ， 48h 殘留穩(wěn)定度 =? 從表 可以看出，與 SBS 改性瀝青 AC16 混合料相比，各種阻燃瀝青 AC16混合料的馬歇爾試件飽水前后的穩(wěn)定度及殘留穩(wěn)定度都有一定程度的增大， 表明瀝青阻燃劑有利于提高 AC16瀝青混合料的穩(wěn)定度。但由于瀝青阻燃劑的種類不同，其成分也有一定區(qū)別，對(duì)于 AC16 混合料穩(wěn)定度的貢獻(xiàn)也不一樣， 可能與它們的酸堿性的差異有關(guān)。滿足改性瀝青 AC16混合料配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)中馬歇爾殘留穩(wěn)定度不小于 85%的技術(shù)要求。 ? （ 2）凍融劈裂試驗(yàn) ? 采用 %的油石比拌制 SBS 改性瀝青 AC16混合料，采用 %的油石比分別拌制阻燃瀝青混合料，成型馬歇爾試件，按 JTJ0522022和 T07292022規(guī)程進(jìn)行了 AC16瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 ；二者的劈裂強(qiáng)度比見圖 56。 ? 對(duì)于表 ，可以得出： ? ① 相對(duì)于 SBS 改性瀝青 AC16，阻燃瀝青 AC16混合料的劈裂強(qiáng)度比 TSR 都有所提高，而且提高的幅度基本與瀝青阻燃劑在水中的 PH 值大小排列順序一致，即 PH 值大的瀝青阻燃劑對(duì)應(yīng)著劈裂強(qiáng)度比 TSR 較高的阻燃瀝青混合料，表明堿性的瀝青阻燃劑有利于提高 AC16的水穩(wěn)性，而且堿性越強(qiáng)，水穩(wěn)性提高越多。 ? 瀝青阻燃劑含有大量的金屬氧化物或氫氧化物等強(qiáng)堿性物質(zhì)，其 PH值一般都在 11以上。當(dāng)堿性的金屬氧化物或氫氧化物與瀝青中的羧酸接觸時(shí)，即產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成堿土鹽。堿土鹽具有較強(qiáng)的吸附性能，能牢固地黏附在粒料表面而不剝落，瀝青就不會(huì)從粒料上脫離，從而改善了混合料的抗水損害能力。 ? 瀝青阻燃劑類型對(duì)混合料高溫性能的影響 ? （ 1）車轍試驗(yàn) ? 不同瀝青混合料的車轍試驗(yàn)結(jié)果見表 57。 ? 從表 57可以看出，六種 AC16瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度值相差不大，都在 4000次/mm左右。也就是說，瀝青阻燃劑的種類對(duì) AC16 瀝青混凝土的抗車轍性能影響較小。 ? ? 為了考查阻燃瀝青混合料的阻燃性能，本研究以 AC16為例，選取國(guó)內(nèi)常用瀝青阻燃劑，在各自的推薦（合理）用量下，成型車轍試件，進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 。 試驗(yàn)方法簡(jiǎn)述如下： 首先稱量各個(gè)車轍試件的質(zhì)量； 然后向試件表面澆上適量柴油，一方面是為了便于點(diǎn)燃， 另一方面是模擬隧道發(fā)生交通事故漏油的情況； 隨即點(diǎn)燃試件，記錄試件燃燒時(shí)間和燃燒后的質(zhì)量， 根據(jù)燃燒時(shí)間和質(zhì)量變化來評(píng)價(jià)各種阻燃瀝青混合料的阻燃性能。 表 的結(jié)果表明，幾種瀝青混合料在柴油的誘導(dǎo)作用下的燃燒過程和結(jié)果還是存在一定的差異。不加瀝青阻燃劑的 SBS 改性瀝青 AC16，燃燒的時(shí)間最長(zhǎng)，且明顯高于其余五種添加了瀝青阻燃劑的 AC16混合料的燃燒時(shí)間， BFRTi阻燃瀝青燃燒時(shí)間最短， 幾乎僅僅相當(dāng)于 S BS改性瀝青 AC16的 1/2； 而其他三種阻燃瀝青混合料的燃燒時(shí)間相差不大，但都明顯長(zhǎng)于 BFRTi阻燃瀝青的燃燒時(shí)間，說明表面改性同樣有助于瀝青混合料的阻燃，分析其原因，是因?yàn)楸砻娓男栽鰪?qiáng)了 BFR與瀝青 之間的相容性及其在瀝青介質(zhì)中分散性。這種燃燒時(shí)間的減少，對(duì)于隧道運(yùn)營(yíng)的安全性是至關(guān)重要的，不僅直接減小經(jīng)濟(jì)損失，而且明顯增大了事故中人們逃生的可能性；再看幾種瀝青混合料的質(zhì)量變化情況，經(jīng)燃燒之后的質(zhì)量都發(fā)生了不同程度的減少，且質(zhì)量變化排序與燃燒時(shí)間的排序正好相反，這種質(zhì)量減少主要是由于部分瀝青的脫水炭化引起的，當(dāng)然實(shí)際因?yàn)檫@種脫水炭化引起的瀝青質(zhì)量變化值可能比實(shí)測(cè)值稍大，因?yàn)閺娜紵蟮娜藶槠茐牡脑嚰校l(fā)出柴油的味道，說明仍然有微量的