新型瀝青煙氣抑制劑及其抑煙效果評(píng)價(jià)研究.pdf

1、瀝青路面由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。瀝青混合料在高溫(120℃～180℃)拌和與攤鋪施工過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量含有有毒有害成分的瀝青煙氣,這些煙氣對(duì)施工人員健康造成嚴(yán)重的威脅,同時(shí)還會(huì)對(duì)周圍地表水、地下水、大氣和土壤等自然環(huán)境造成不同程度的污染。探索如何減少瀝青道路施工過(guò)程中瀝青煙(氣)及其有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生,對(duì)保護(hù)施工人員健康和生態(tài)環(huán)境均具有十分重要的意義。本研究在查閱大量中外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,提出在不以犧牲瀝青混凝土路用性能的

2、前提下,通過(guò)在瀝青中添加煙氣抑制劑來(lái)減少瀝青煙氣的研究思路,并進(jìn)行了瀝青煙氣抑制劑的篩選、配比試驗(yàn)及抑煙效果評(píng)價(jià),得到了以下研究結(jié)果:
　　 ①在瀝青煙氣產(chǎn)生規(guī)律方面,以SK70＃、中海油70＃石油瀝青和中石化70#石油瀝青為對(duì)象,模擬瀝青道路鋪筑工況,進(jìn)行了瀝青煙氣產(chǎn)生的規(guī)律及影響因素研究,得出影響瀝青產(chǎn)生煙氣的因素包括加熱溫度、加熱時(shí)間、瀝青類型等。當(dāng)加熱溫度為180℃的條件下,瀝青的產(chǎn)煙量增加最快的時(shí)間段為加熱0～4h內(nèi),

3、加熱4h以后,瀝青的產(chǎn)煙速率逐漸放緩并趨于穩(wěn)定。當(dāng)加熱溫度大于160～180℃后,產(chǎn)煙量快速增加。
　　 ②在瀝青煙氣抑制劑篩選方面,從物理吸附抑煙、吸收溶脹抑煙、聚合物交聯(lián)改性等角度初選出SBS、PE、三聚氰胺、磷鉬酸銨、三氧化鉬、活性炭以及納米CaCO3等七種抑煙物質(zhì),并進(jìn)行了單項(xiàng)及組合抑煙效果試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)SBS和納米CaCO3具有較好的抑煙效果,故選取了這兩種物質(zhì)以SK70#、中海油70#和中石化70#三種瀝青為對(duì)象做進(jìn)一步

4、效果及配比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:1)當(dāng)SBS添加水平為4％時(shí),三種瀝青的煙氣減少率依次為20.9％、23.0％和21.7％,添加水平4％為一折點(diǎn),當(dāng)添加水平小于4％時(shí),瀝青的產(chǎn)煙速率減少較快;大于4％時(shí),瀝青的產(chǎn)煙速率減少較慢。2)納米CaCO3添加水平選取了2％、4％、5％、6％和8％,瀝青產(chǎn)煙量均隨添加水平增加而減少,當(dāng)添加水平大于6％時(shí)趨于穩(wěn)定,此時(shí)三種瀝青的煙氣減少率分別為7.9％、8.7％和8.3％。3)對(duì)SBS和納米CaCO3的不

5、同比例復(fù)合摻配試驗(yàn)結(jié)果表明:二者復(fù)合添加的抑煙效果比單摻好,并有疊加效應(yīng),當(dāng)添加水平均為6％時(shí),三種瀝青的煙氣減少率均達(dá)到最大。減少率最大為中海油70#瀝青,可達(dá)到32.0％,因此就抑煙效果而言,6％SBS與6％納米CaCO3復(fù)合為最佳摻配比例。但綜合考慮抑煙量、對(duì)瀝青混合料性能影響及經(jīng)濟(jì)性三個(gè)主要因素,SBS和納米碳酸鈣復(fù)合抑煙劑的配合添加比例為4％～5％。
　　 ⑨在抑煙效果評(píng)價(jià)方面,以瀝青煙氣中總懸浮顆粒物(TSP)、多環(huán)

6、芳烴和氣態(tài)烴類物質(zhì)為評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)行了低煙瀝青與基質(zhì)瀝青煙氣排放量的對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明:1)基質(zhì)瀝青煙氣中的TSP濃度達(dá)39.46 mg/m3,復(fù)合摻加SBS和納米CaCO3的瀝青煙氣中濃度TSP濃度僅為13.9mg/m3。2)對(duì)于16種多環(huán)芳烴,復(fù)合摻加SBS和納米CaCO3的瀝青煙氣中的15種芳烴濃度顯著下降,多數(shù)組分的降低率在50％以上,其中苊烯和芴降幅最大,分別從42.55ug/m3下降至4.41ug/m3和2.73ug/m3

7、下降至0.99ug/m3。3)在氣態(tài)烴類物質(zhì)中,總烴濃度從3.49mg/m3下降至2.58mg/m3,非甲烷總烴濃度從1.62mg/m3下降至0.51mg/m3。
　　 ④通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)和對(duì)比性能試驗(yàn),復(fù)合煙氣抑制劑對(duì)低煙瀝青混合料的性能研究結(jié)果表明:1)復(fù)合摻加納米CaCO3和SBS的瀝青混合料的穩(wěn)定度明顯高于單摻的瀝青混合料的穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度,說(shuō)明復(fù)合摻加不但抑煙效果好,而且更有助于提高混合料的強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性。2)SBS和

8、納米CaCO3摻量為4～6％的范圍內(nèi),5％SBS和4％納米CaCO3復(fù)合添加可以取得最佳的瀝青混合料性能,使瀝青混合料的性能得到最大提高。
　　 ⑤結(jié)合重慶繞城高速公路玉峰山隧道道路施工進(jìn)行了實(shí)際路面鋪筑抑煙效果的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),以總懸浮顆粒物(TSP)、多環(huán)芳烴和氣態(tài)烴類物質(zhì)三大類為評(píng)價(jià)指標(biāo),分析結(jié)果顯示:1)普通瀝青路面鋪裝過(guò)程中,TSP濃度為3.51mg/m3;低煙瀝青路面鋪裝過(guò)程中,TSP濃度為1.69mg/m3。2)抑煙劑對(duì)

9、苊烯、芴、蒽、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽等9種組分抑制效果明顯,其中苊烯濃度從1.981ug/m3下降至1.599ug/m3,苯并[a]蒽從0.189ug/m3下降至0.096ug/m3,苯并[b]熒蒽從0.089ug/m3下降至0.039ug/m3,苯并[a]芘從0.015ug/m3下降至0.004ug/m3?，F(xiàn)場(chǎng)氣體采樣分析結(jié)果說(shuō)明SBS和納米CaCO3復(fù)合煙氣抑制劑具有良好的