节能环保型阻燃多功能隧道沥青路面的研究与开发

【摘要】： 我国交通基础设施建设事业高速发展,一大批大型公路隧道工程相继开工建设。隧道内部空间狭窄、封闭,噪声污染严重,且车辆集中,交通流量大,隧道进入口车辆减速、加速频繁,极易发生交通事故,一旦车辆发生事故引起火灾,汽油等可燃液体流淌扩散导致火势蔓延,将对人员生命和其他车辆构成巨大威胁。沥青路面美观、行车舒适、维修方便已经成为道路铺装的主流材料,目前沥青路面施工主要采用热拌式,在隧道内部温度远高于开放施工温度,且烟气弥漫,使隧道施工环境极为恶劣。因此,亟待开发一种节能环保型阻燃、降噪、抗滑多功能隧道路面材料,为隧道建设工程的路面铺装提供相关技术支持。 本文依托国家863项目“抗滑、阻燃、降噪多功能隧道路面结构设计与铺装技术”和湖北省交通厅科技项目“高耐久多功能沥青路面系统优化设计及其工程应用”,针对隧道路面阻燃、抗滑、降噪功能的需要,以及普通热拌沥青能耗高、隧道内施工温度高对施工人员和设备均造成不利影响的问题,围绕节能环保型多功能沥青路面的组成、结构与性能之间的关系,进行了系统研究,取得了以下成果： 基于沥青高温降粘技术,研究沥青降粘剂对沥青粘度的影响规律,并采用红外光谱、差热分析等测试方法,分析沥青降粘剂的作用机理,研究掺加不同比例沥青降粘剂对沥青高温性能、低温性能、温感性能、老化性能,并复合SBS、增容增粘组分,采用胶体磨碾磨工艺研制出温拌高粘度改性沥青。其60℃粘度高达76000Pa·S,135℃粘度仅为2.2 Pa·S，5℃延度为45cm,离析软化点差仅0.8℃,粘韧性达到22N.m。 提出了具有高连通孔结构的多级嵌锁设计方法,采用温拌高粘度改性沥青,AM-ZD阻燃型矿粉、MF-AFR阻燃矿物纤维等为原材料,研究在不同温度下成型阻燃多功能隧道沥青路面材料的路用性能和力学性能,在成型温度为135℃时,多功能隧道路面动稳定度达到8200次/mm,飞散值低于3%,析漏值低于0.1%,冻融劈裂试验的残留强度比大于90%,抗剪强度0.71MPa、接近改性SMA沥青混合料的路用性能,施工温度较改性SMA沥青混合料降低20℃以上；吸声系数均值0.418,表面构造深度达到1.7mm,降噪、抗滑性能优于SMA等沥青路面材料；模拟车辆燃烧试验,逃逸汽油80%以上的,表面温度在200℃以下,闪点低,阻燃性能达到安全二级,满足大型公路隧道工程行车舒适性与安全性要求。 系统研究了节能环保型阻燃、抗滑、降噪多功能隧道沥青混合料温度参数以及拌和、摊铺、碾压等工程应用关键技术,提出了新型路面材料的施工工艺。研究成果成功应用于湖北武英高速公路濛濛山隧道和沪蓉西高速岩湾隧道,阻燃、抗滑、降噪沥青隧道路面施工温度降低了20℃,极大的改善了施工环境,降低了能源消耗,现场检测结果表明构造深度大于1.6mm,与普通沥青混凝土路面相比降低噪音可达4dB(A)以上,是一种具推广应用价值新型隧道面层材料。 【关键词】：隧道路面 节能环保 阻燃 抗滑 降噪
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题的提出11-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 隧道路面研究现状14-15
• 1.2.2 节能环保型路面研究现状15-18
• 1.3 技术路线与研究内容18-20
• 1.3.1 技术路线18
• 1.3.2 本文研究内容18-20
• 第2章 节能环保型阻燃多功能隧道路面的设计方法研究20-44
• 2.1 沥青混合料的组成结构及强度理论20-23
• 2.1.1 沥青混合料的组成结构20-22
• 2.1.2 强度形成理论22
• 2.1.3 强度影响因素22-23
• 2.2 阻燃抗滑降噪隧道路面组成、结构、性能设计23-37
• 2.2.1 阻燃抗滑降噪沥青隧道路面的组成24-28
• 2.2.2 多级嵌锁设计方法28-30
• 2.2.3 阻燃抗滑降噪隧道路面的性能研究30-37
• 2.3 基于沥青降粘剂的温拌技术研究37-42
• 2.3.1 沥青降粘剂对沥青粘度的影响规律37-38
• 2.3.2 不同掺量下沥青的粘度38-39
• 2.3.3 温拌沥青的粘温曲线39-40
• 2.3.4 降粘机理研究40-42
• 2.4 本章小结42-44
• 第3章 温拌高粘度改性沥青的研发44-58
• 3.1 基于沥青降粘剂的温拌沥青性能研究44-52
• 3.1.1 温感性能44-46
• 3.1.2 高温性能46-48
• 3.1.3 低温性能48-50
• 3.1.4 抗老化性能50-52
• 3.1.5 储存稳定性52
• 3.2 温拌高粘度改性沥青的研发52-56
• 3.2.1 SBS改性52-53
• 3.2.2 增粘组分改性53-54
• 3.2.3 增容组分改性54-55
• 3.2.4 温拌高粘度改性沥青性能研究55-56
• 3.3 本章小结56-58
• 第4章 节能环保型阻燃多功能隧道路面性能研究58-68
• 4.1 试验方案58-59
• 4.1.1 配合比设计58
• 4.1.2 测试与评价方法58-59
• 4.2 WAFNA温度制度的确定59-63
• 4.2.1 空隙率60-61
• 4.2.2 飞散试验61-62
• 4.2.3 析漏试验62-63
• 4.2.4 WAFNA温度制度63
• 4.3 力学性能63-66
• 4.3.1 弹性模量63-64
• 4.3.2 抗剪性能64-65
• 4.3.3 抗拉性能65-66
• 4.4 路用性能66-67
• 4.4.1 高温性能66
• 4.4.2 低温性能66
• 4.4.3 水稳定性能66-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第5章 节能环保型阻燃多功能隧道路面工程应用关键技术68-79
• 5.1 施工工艺68-71
• 5.1.1 WAFNA施工温度参数68-69
• 5.1.2 防水粘结层施工69
• 5.1.3 外加剂的投放工艺69
• 5.1.4 WAFNA的摊铺工艺69-70
• 5.1.5 WAFNA的碾压工艺70
• 5.1.6 安全施工注意事项70-71
• 5.2 WAFNA工程应用71-77
• 5.2.1 武英高速公路濛濛山隧道71-75
• 5.2.2 沪蓉西高速公路岩湾隧道75-77
• 5.3 经济分析77-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第6章 结论79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表论文及参研项目85-87
• 致谢87

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