长大隧道沥青混凝土阻燃-降粘-发光路面材料与结构研究

长大隧道沥青混凝土阻燃\降粘\发光路面材料与结构研究
摘要：目前，公路隧道普遍采用水泥混凝土路面形式，它在隧道内潮湿的使用条件下易发生结构性破坏，路面耐久性和反光度相对较好，但其刚性路面沥青混凝土柔性路面相比行驶性能差异较大、抗滑性能衰减快、平整性差、灰尘大、行车噪音大等缺点不利于隧道内车辆高速、安全、舒适地行驶。

因此，开发能适应隧道内特殊环境的沥青混凝土路面铺装技术极有必要。

关键词：隧道阻燃降粘发光路面
Stract：Currently, highway tunnels commonly used form of cement concrete pavement, wet it in the tunnel under the conditions prone to the use of structural damage, the road is relatively good durability and glare, but its rigid asphalt concrete pavement road flexible pavement performance difference compared to the more large, sliding performance decay fast, flat, poor, dusty, traffic noise and other drawbacks of vehicles inside the tunnel is not conducive to high-speed, safe, comfortable driving. Therefore, the development of specific environments within the tunnel can adapt to the asphalt concrete road pavement technology is very necessary.
Keywords：Tunnel；Prevent burning；Viscosity；Light-emitting surface
高等级公路隧道特殊的环境要求，对隧道内的路面铺装体系不仅在抗滑性能、耐久性、耐油性、阻燃性等物理力学“硬”性技术指标方面提出特殊要求，而且对照明适应性、噪音影响性、扬尘特性等诸多方面的运营“软”环境的适应性也提出了比较高的要求。

与水泥混凝土路面相比，沥青路面的抗滑性、平整性、吸音性等都比较优良，而且路面养护容易。

然而，沥青路面也有一些不足之处，比如它的抗水损害能力差、耐油性差、亮度低、油侵蚀发生火灾后会产生大量浓烟、以及施工环境较差等。

这些问题的存在长期以来一直束缚着它在隧道内的应用。

近期突出对于长大隧道沥青路面的阻燃，降粘和安全反光等相关问题成为工程界讨论的热点。

1长大隧道沥青路面阻燃技术研究
欧洲大多数公路隧道采用沥青路面，日本大多数公路隧道采用水泥路面川，我国《公路隧道设计规范(JTJ 026-90 ) 》要求隧道路面采用水泥路面，新修订的《公路隧道设计规范(JTG D70-2004 ) 》规定:各级公路隧道路面可采用水泥混凝土路面；有条件时，可采用沥青混合料上面层与水泥混凝土下面层组成的复合式路面:必要时，可采用阻燃性良好的沥青路面类型。

沥青是一种易燃性材料，隧道内路面处于一个相对封闭的环境中，隧道内部封闭潮湿、通风条件差，倘若发生交通事故而引发火灾，将使沥青燃烧后释放的有害气体严重影响人的身体健康，甚至危及人员的生命安全。

随着隧道里程和交通量的不断增加，带有各种可燃物质(油、化工原料)的车辆通过隧道的数量和频率不断增长，火灾发生的频率也在不断增加。

近10年来，国内公路隧道的不断涌现和隧道交通量的增大以及运输物品的复杂化，增加了交通隧道的火灾隐患，引发了不少严重的火灾事故。

隧道火灾不仅严重威胁着人们的生命财产安全，而且对交通设施、人类的生产活动造成巨大的影响。

这些引起了人们对隧道安全性与火灾问题的极大关注。

随着沥青混凝土路面在隧道建设中的广泛的应用，对隧道安全性和火灾问题的关注更是提到了一个全新的高度，但现阶段，对于沥青混凝土路面抵抗火灾能力方面的研究还不够充分，在隧道阻燃抗滑路面材料的研究与开发方面尚未取得突破性的进展，所以亟待开发一种具有阻燃抗滑性能的沥青混凝土路面。

这对消除交通事故隐患，具有重要的现实意义。

并且在我国大力推进西部大开发的政策施行之际，研究公路隧道火灾，对于保障社会主义现代化建设的顺利进行，保障交通事业的迅猛发展，保障人们群众的人身和财产安全方面都具有重大意义。

隧道发生火灾后具有如下特点:(1)升温速度快，火灾蔓延快。

(2)隧道内通风散热不畅，导致火灾燃烧多半是缺氧燃烧，产生大量的烟雾，更加重了逃生的困难。

(3)营救、疏散困难，扑灭难度大，损失大。

隧道内发生火灾后的温度（2-10分钟隧道顶板温度就达到1200℃左右）远远超过沥青的闪点和燃点(300℃-400℃左右)，一旦沥青燃烧起来，就会助长火灾的发展和蔓延。

因此隧道内采用沥青路面，必须要求沥青路面本身不燃烧或者延迟燃烧，否则，就会留下巨大的安全隐患，可见阻燃沥青路面的研究具有重大的意义。

近5年来，阻燃沥青路面的研究和试验路铺筑取得了一些成果。

阻燃沥青路面的研究主要有两大技术路线:一是以重庆公路研究所为代表，采取在沥青中添加如有机澳类等阻燃剂的阻燃沥青技术路线，铺筑的试验路以重庆渝合高速公路4km长的北磅隧道为代表；二是以同济大学为代表，采取燃油通过OGFC结构中的大孔隙逃逸达到阻燃沥青的技术路线，铺筑的试验路以贵州锅圈岩隧道为代表。

我国的阻燃沥青研究也开始于沥青油毡和沥青涂层的阻燃需求，也是采用外加阻燃剂的技术路线，大量采用的阻燃剂也是目前最有效的有机溴一锑协效体系、有机磷系、硼酸锌等。

现在绝大多数的阻燃沥青路面研究也都是将聚合物阻燃研究中成熟的阻燃剂和制备工艺直接应用到沥青路面中，通常是将阻燃剂直接在160℃左右高温情况下与沥青混合，制备成成品的阻燃沥青，然后与粗细集料、矿粉、纤维等进行拌和施工成沥青路面。

只不过有的研究者是添加单一的阻燃剂，有的用复合阻燃剂或协效阻燃剂，有的再添加一些抑烟剂以缓解阻燃剂带来的生烟量增加的问题，有的再添加一些增粘剂以缓解阻燃剂对沥青针入度、软化点、延度等性能的影响。

从以上研究现状可以看出，阻燃剂的优缺点:
优点:在掺量相对较少的情况下阻燃效率高，极限氧指数都较高。

而且都是采用目前最有效的卤一锑、卤一磷、磷一氮协效阻燃剂和硼酸锌类阻燃剂等，并将阻燃剂与热沥青混合制备成为成品改性沥青。

缺点: (1)毒性大。

(2)发烟量大。

(3)影响沥青和沥青混合料性能。

(4)热稳定性隐患。

(5)价格贵。

2长大隧道沥青路面降粘技术研究
公路隧道沥青混凝土铺筑施工一般具有作业环境温度高、烟雾多、噪声大、能见度低和空气流通速度缓慢等特点，常见的危险、危害因素是有毒有害气体。

隧道内空间狭小、通风不良，再加上作业现场高温沥青散发的气体和烟雾，以及汽车、摊铺机、压路机等各类机械设备排放的尾气不易散发，聚集在狭小的作业空间内，施工人员一旦超量吸入体内，将引起中毒事故。

为了保证公路隧道沥青混凝土铺筑过程中的施工安全，除了要严格控制施工工艺等方面措施，还可通过降低沥青粘度以降低拌和压实温度，改善施工环境避免大量的沥青烟的产生，改善工作环境，确保施工质量。

降低沥青粘度可通过添加“降粘剂”达的预期效果，“降粘剂”在国内外都有生产，并且工艺及品质日趋成熟。