首页 理论教育 低碳减排热拌沥青混合料研究的提出及研究意义

低碳减排热拌沥青混合料研究的提出及研究意义

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:隧道中的火灾是一个国际性难题,在世界上许多国家均发生过非常严重的隧道火灾事故。要求具有一定的耐油性和阻燃性,避免交通及火灾事故损失的增加。据试验测试:在生产沥青混合料的过程中,温度每升高10℃,每1t混合料将多产生0.9kg的CO2排放量。图1.1隧道火灾图1.2隧道燃烧时冒出的浓烟为解决沥青混合料上述缺点,温拌技术和阻燃技术应运而生。

低碳减排热拌沥青混合料研究的提出及研究意义

20世纪90年代后,我国道路交通建设进入了高速发展时期,高速公路隧道桥梁等工程不断增多,截至2011年,我国公路、铁路隧道共计9000多座,总长度8000多km,居世界第一位。随着我国快速发展的公路建设从平原逐渐向山区转移,山岭公路隧道的建设规模越来越大,如2011年3月东北地区最长的公路隧道海棠山隧道全线贯通,2010年4月我国第一条海底隧道全长为8.695km的厦门翔安海底隧道建成通车,2007年1月建成亚洲第一、世界第二全长为18.02km的秦岭终南山隧道,还有如中梁山隧道、大溪岭隧道、二郎山隧道、华蓥山隧道、九顶山隧道、飞莺岭隧道等著名的山区隧道。世界最长的公路隧道为挪威莱尔多隧道,全长为24.5km。另外,我国也是一个多河流国家,为减少桥梁对航运的干扰,减少气候对通行的干扰,现在我国越江跨海工程越来越多地采用水底公路隧道方案,尤其在大城市表现得尤为突出,典型代表如1994年通车的全长1.238km的广州珠江隧道,2003年通车的全长2.66km的南京玄武湖隧道,2005年通车的全长2.2km的上海翔殷隧道,2006年通车的全长3.09km的深港西部通道深圳隧道,2011年9月湘江建成总长8.5km首条过江隧道。

随着公路隧道的不断涌现和隧道交通量的增大,隧道火灾发生的频率也逐渐增大。据国外统计,公路火灾发生频率约为0.71107辆/公里,隧道内火灾发生频率约为0.331107辆/公里。隧道中的火灾是一个国际性难题,在世界上许多国家均发生过非常严重的隧道火灾事故。隧道火灾造成隧道设施和隧道整体结构的严重毁坏,引起短则数小时、长则几天甚至更长时间的道路交通中断,并严重威胁人们的生命和财产安全,造成无法估计的经济损失。当隧道内发生火灾时,大量的烟、热不易排出去,洞内烟雾弥漫,照明也遭到破坏,能见度下降;同时伴有高温和毒气,给安全疏散和救援工作带来很大困难;隧道火灾同时也给路面带来很大的破坏。

公路隧道内路面处于一个相对封闭的环境中,因而外界大气环境的变化对其影响并不显著,但隧道内半封闭的环境又对路面的建设和使用提出了其他特殊要求,归纳起来有以下几方面。

(1)要求具有一定的耐油性和阻燃性,避免交通及火灾事故损失的增加。

(2)要求施工性能良好,施工环境温度不宜过高,有毒气体排放少。

(3)要求抗滑性能好,防止交通事故的发生。

(4)要求噪声低、灰尘小,提高行车舒适性,并防止交通事故的发生。

(5)要求适应于隧道内潮湿的使用环境,防止因地下水的上侵而导致的路面结构破坏与防滑性能降低。

(6)要求具有优良的耐久性能,尽量减少隧道内路面的维修,同时,还应要求隧道路面铺装具有快速修复能力。(www.xing528.com)

欧洲大多数国家的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,我国《公路隧道设计规范》(JTG D70—2014)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。相对于水泥混凝土路面,沥青路面属于柔性路面,抗压弹性模量约为水泥混凝土路面的一半,具有一定的吸收汽车动荷载产生的振动,无伸缩缝,行车相对平稳,噪声小,以及良好的抗滑性能、快速修复等特点,因而在国内许多高速公路隧道中得到广泛的应用。但是沥青混凝土也有其缺点,主要体现在以下两个方面:

第一,施工时能源消耗高,废弃物排放多。特别是近年来为了进一步提高路面性能,大量使用改性沥青,在进行隧道(特别是长隧道)热拌沥青混合料施工过程中,使沥青混合料的拌和及压实温度大大提高,从而导致能源消耗更多,烟尘等废弃物排放更多。据试验测试:在生产沥青混合料的过程中,温度每升高10℃,每1t混合料将多产生0.9kg的CO2排放量。这些烟尘在隧道相对封闭的环境下很难有效排放,不仅会增加施工难度,还会对施工人员的身体健康造成不良影响。如何保留热拌沥青混合料良好性能,克服其施工时的环境污染重、能耗大、沥青老化等问题,一直是道路工程师想要解决的问题。

第二,混凝土中的沥青作为一种有机高分子材料,具有明显的可燃性。沥青的燃烧同样是一个放热、分解的复杂物理化学过程,燃烧中分解出氢、甲烷、苯及烷烃类易燃气体。这些气体的燃烧又进一步加快了沥青的热分解,所以沥青火灾来势猛、扩展快、范围广、损失大。当半封闭性的隧道内发生重大交通事故时,沥青可溶解于或部分溶解于露出的汽油煤油柴油或其他有机溶剂中而参与燃烧过程,随即产生的大量烟雾(图1.1和图1.2)严重影响救援,加剧了人民生命财产损失。由于沥青具有可燃性,在隧道工程中,特别是大型公路隧道中使用存在一定的火灾安全隐患。

图1.1 隧道火灾

图1.2 隧道燃烧时冒出的浓烟

为解决沥青混合料上述缺点,温拌技术和阻燃技术应运而生。近年来,温拌技术发展迅速,产品种类繁多,但从其实现原理来看主要有3类(化学添加剂、有机添加剂、泡沫体系),它们的代表性产品分别为表面活性剂法(Evotherm)、有机添加剂法(Sasobit)、沥青-矿物法(Aspha-min),国外较为广泛地应用这3种温拌技术[1,2],国内研究较多的是基于表面活性剂法的温拌技术,但是,总的来说国内对于3种温拌技术还处于研究阶段,没有广泛应用。我国对于沥青混合料的阻燃性能研究很少,目前有一些沥青阻燃剂专利,因此研发用于隧道路面的温拌阻燃改性沥青混合料,对改善隧道沥青路面材料路用性能、改善施工环境、保障施工人员身体健康、节能环保、提高隧道交通安全性能、消除交通事故隐患具有重要的现实意义。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈