道路用阻燃沥青混凝土编制说明(送审稿)

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然而,由于沥青是易燃材料,再加上隧道内部通风条件很差,采用沥青混凝土会带来另一个方面的安全问题,即一旦发生火灾,沥青混凝土中的沥青可能会在高温下燃烧,并释放大量的有毒气体,从而给救助带来很大的困难,增加了灾害的损失。因此,有研究人员认为在长隧道内,对沥青路面材料做耐火处理很有必要。《中华人民共和国消防条例》明确规定消防工作的方针是“预防为主,消防结合”。因此,根据隧道内的使用条件,提高沥青混凝土的阻燃性能够大大减少交通事故带来的损失。
氧指数(简称OI)是指在规定试验条件下试样在氧、氮混合气流中维持平衡燃烧所需的最低氧气浓度,以氧所占的体积百分数的数值表示。OI是衡量物质燃烧难易程度的指标,它反映了材料的着火性能和燃烧的难易。OI越高,表明材料燃烧需氧量越大,越不易燃烧。OI越低,说明材料燃烧需氧量越小,就越容易燃烧。这种方法简单易行,用以判断聚合物材料的可燃性其重现性较好,并能给出定量数字结果,因而许多国家相继用它作为评价材料可燃性的的方法。如美国的ASTM D2863,日本的JISK 7201,中国的GB 2406等。
同时用上述沥青分别制备了AC-13/16、SMA-13/16四种不同级配类型的阻燃沥青混凝土,并依照本标准所规定的阻燃沥青混凝土路用性能技术要求和试验方法对所制备的阻燃沥青混凝土进行了试验和验证。
6.1 材料选择
6.1.1 沥青
本次试验所采用的70号A级道路石油沥青由南京炼油厂有限责任公司生产,90号A级道路石油沥青为中石化茂名分公司生产,SBS(I-D)改性沥青由海川公司南京改性沥青生产基地提供。沥青基本性能技术指标见表1。
表1 试验用沥青基本性能技术指标
项目
70号道路石油沥青
90号道路石油沥青
SBS改性沥青(I-D)
试验方法
实测值
规范要求
实测值
规范要求
实测值
规范要求
针入度(25℃,100g,5s),0.1mm
72.0
60~80
88.2
80~100
54.8
40~60
JTJ 052/T 0604
软化点(环球法),℃
47.3
然而,目前国内尚无阻燃沥青混凝土的相关标准,设计单位对阻燃沥青和阻燃沥青混凝土应满足的性能缺乏了解,提出的指标差异很大,如某高速公路设计资料中,要求沥青的氧指数达到23%,而另一条高速公路设计资料中则要求氧指数大于31%。同时,由于缺少相关标准,阻燃沥青混凝土的生产单位和检测单位对产品的质量控制无据可依,工程验收也无据可依,这种现状已经严重制约和阻碍了阻燃沥青混凝土产业及其应用技术的发展。为了规范阻燃沥青混凝土的市场,促进阻燃沥青混凝土产业技术的发展,制定隧道路面用阻燃沥青混凝土国家标准,十分有必要。
≥45
46.3
≥44
88.6
≥60
JTJ 052/T 0606
延度(15℃,5cm/min),cm
本标准依据国内外大量的工程实践和相关试验研究结果,总结制定出阻燃沥青混凝土相关的技术参数、试验方法等规范要求。标准中所规定的技术参数、检验方法、技术指标均能与我国现行的《公路沥青路面施工技术规范》中的相关标准和规范相适应,为阻燃沥青混凝土在实际工程中的选择和使用提供可靠的依据。
3、编制过程
隧道路面用阻燃沥青混凝土产品标准一直是我国行业产品标准的一大空白,但是相关科研机构和企业近年来已经紧跟国际步伐,进行了大量富有成效的工作,起草单位根据近年来的工作实践并结合国情发展的需要提出了《道路用阻燃沥青混凝土》编制大纲。2009年03月26日,住房和城乡建设部建筑工程标准技术归口单位在北京市主持召开了工程建设行业标准《道路用阻燃沥青混凝土》编制组成立暨第一次工作会议。会上成立了标准编制组,制定了工作计划,包括时间进度、人员安排,并拟定了标准内容的构成及起草依据。
为了充分利用沥青混凝土路面良好的抗滑性及舒适性,同时又可以避免由于沥青材料的可燃性而带来的安全问题,近年来,在国内的一些高等级公路建设中,一些隧道路面、地下通道开始采用阻燃沥青混凝土,如安徽沿江高速公路朱村等4座隧道、湖南浏阳蕉溪岭隧道、云南蒙新高速公路多个项目的隧道、天津津蓟高速公路延长线莲花岭隧道和大岭后隧道工程等。因此,国内不少厂家已开始投入到道路用阻燃沥青及阻燃沥青混凝土的研究和生产中。
2、编制标准的目的和意义
随着我国高速公路的发展,公路隧道的数量也不断增加。特别是在西部高山峻岭地区,隧道更多。但目前中长以上隧道内路面铺装仍主要局限于水泥混凝土。水泥混凝土路面的缺陷主要表现于:(1)路面平整度差、行车舒适性不好。(2)水泥混凝土路面的抗滑性能衰减较快,行车安全性较差。(3)灰尘大、行车噪声大,隧道环境质量差。(4)白色路面,高反光,易导致驾驶员视觉疲劳,影响行车安全。(5)水泥混凝土路面不渗水,路面容易积水。(6)维修困难,养护周期长。(7)路面工程前期投资大。由于隧道的形体结构特殊,具有封闭性,一旦发生事故将会造成较大的人员伤亡和财产损失。显然,普通水泥混凝土路面己难以满足现代隧道路面铺装的特殊要求。有鉴于此,由于沥青混凝土具有较好的表面构造保持能力,较好地满足了隧道内的抗滑性要求,国内外已开始采用沥青混凝土路面作为隧道路面的结构层。
根据编制组成立暨第一次工作会议精神,本标准定位为产品标准。因此,本标准围绕产品的性能要求、检验方法和规则等进行了规定,原则上不包括其他与路面设计、施工等方面的内容,并且本标准注重于对产品——阻燃沥青混凝土的质量控制。
4.4本标准制定的依据
本标准内容主要参照了国家交通部行业标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》以及国家石油化工行业标准NB/SH/T 0815-2010《沥青燃烧性能测定——氧指数法》等制定。
5.2关于氧指数(OI)
对于材料的阻燃性能的评价方法,目前国内外使用最多的是通过测定材料的氧指数(OI)。这方面的国际标准主要以ISO 4589《Plastics—Determination of burning behaviour by oxygen index》为代表。参照和采用ISO 4589-1994,我国分别制定了GB/T 2406-1996《塑料燃烧性能试验方法—氧指数法》、GB/T 10707-1989《橡胶燃烧性能测定—氧指数法》和GB/T 5454-1997《纺织品燃烧性能试验—氧指数法》标准。
但GB/T 2406和GB/T 10707这两个标准是关于塑料和橡胶的标准,其中并未涉及沥青材料的试样的制作。由于以往关于沥青材料燃烧性能试验试样的制作没有统一明确的规定,导致同一沥青采用不同方法制样测得的氧指数差异很大。而新近颁布的行业标准NB/SH/T 0815-2010《沥青燃烧性能测定——氧指数法》在规范了沥青材料氧指数的测定方法的同时也规定了沥青试样的制备方法,故在本标准中有关氧指数的试验检测引用了NB/SH/T 0815-2010这一标准。
4.2 本标准的分类
本标准所规范的对象为隧道路面用阻燃沥青混凝土,沥青混凝土是指经人工选配具有一定级配组成的矿料(碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等)与一定比例的沥青结合料,在严格控制条件下的热拌混合料。
阻燃沥青混凝土一般都用于隧道路面的上面层(磨耗层),鉴于我国隧道路面上面层以连续密级配的AC类型沥青混凝土使用得最多,故本标准对AC类型阻燃沥青混凝土进行了规范。
5.3关于烟密度等级(SDR)
研究表明,火灾中,80%的死亡人员是由于燃烧释放出的烟和有毒气体引起的窒息所造成的。目前对阻燃沥青材料抑烟性的评价,还是靠目测,还没有定量的试验评价方法。本标准首次引入了烟密度等级指标来评价沥青材料的燃烧性能。
材料受火后所产生的烟气毒害程度以烟密度等级(简称SDR)来评价,SDR越小,消烟性能越好。为了减少烟气毒害,国家技术监督局在GB8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》中,首次对各种材料按其燃烧的难易程度划分了级别(A、B1、B2和B3级),并对各燃烧性能级别下不同用途材料的烟密度等级提出了明确的要求。标准中,对于铺地用途的难燃(B1级)材料,按GB8627测试,要求其烟密度等级(SDR)≤75。参照该标准,本标准规定对于特殊场合使用的阻燃沥青的烟密度等级(SDR)≤75。具体试验方法参照GB/T8627-2007进行。
本标准全文的结构、格式和字体按照新版GB/T 1.1-2009要求进行了编制。
5、标准部分条款的说明
5.1 关于阻燃沥青混凝土的生产和检测
阻燃沥青混凝土的性能分两个方面,即混凝土的路用性能和燃烧性能。
目前阻燃沥青混凝土有湿法和干法两种制备生产模式。无论哪种模式都应遵循在保证沥青混凝土路用性能不降低的前提下,提高其阻燃性能的原则。因此,本标准对于业内采用的干法和湿法过程不做区分,路用性能的检验一概指对终端产品——阻燃沥青混凝土性能的检测。
沥青玛蹄脂碎石(SMA)虽然为间断级配沥青混合料,但也属于改性沥青混凝土的一种。鉴于近年来在我国沥青路面建设中SMA越来越多地被用于道面的磨耗层,因而也纳入了本标准。此外,OGFC也正在被推广使用,故本标准适用于道路用普通阻燃沥青混凝土和改性阻燃沥青混凝土(含AC、SMA、OGFC)。
4.3 关于本标准的定位
4. 本标准制定的依据及相关说明
4.1 关于本标准的名称
本标准主要针对各等级公路隧道、城市道路的较长隧道或其他可能形成的封闭道路空间的阻燃沥青铺设路面所需的阻燃沥青混凝土而制定。故本标准的名称表述为《道路用阻燃沥青混凝土》。
标准内容包括道路用阻燃沥青混凝土的术语和定义、符号、分类、要求、试验方法、检验规则和运输要求。
而燃烧性能,限于目前还没有检测沥青混凝土燃烧性能的方法,故本标准规定关于阻燃沥青混凝土燃烧性能(包括氧指数和烟密度等级)的评价都是对加入了与混凝土当量掺入量阻燃剂后的阻燃沥青进行检测。
当量掺入量是指同一工程阻燃剂在沥青或在沥青混合料中相对应的掺入量,可通过生产混合料时的实际沥青含量相互换算。由此可以认为,由沥青氧指数和烟密度等级的测试结果来评价沥青混凝土的燃准规定:OI>30%为难燃1级;OI=27%~30%为难燃2级;OI=24%~27%为难燃3级;OI=21%~24%为难燃4级;OI<21%为难燃5级。一般认为:OI>27%时,该材料在火中是自行熄灭的材料。
以往我国关于沥青材料的氧指数试验基本是参照了GB/T 2406或GB/T 10707的方法进行的。鉴于纯沥青的氧指数为16≤OI≤21;SBS改性沥青的氧指数为19左右。结合业内有关专家对隧道阻燃沥青铺面的阻燃标准的认识,认为隧道阻燃沥青铺面的阻燃标准应该为OI≥23%,同时借鉴国内已有的阻燃沥青行业和地方标准关于氧指数的规定,本标准规定阻燃沥青的氧指数应不小于23%,同时建议安全等级较高的项目,其阻燃沥青的氧指数宜≥27%。
会后编制组开始了标准采集及资料收集工作,结合国内外工程应用实践,针对标准中的一些关键技术进行专门的调查、核实与研究,并制定了标准的指标体系和试验方案,为标准制定提供可靠的科学依据。在《道路用阻燃沥青混凝土》编制大纲的基础上,结合一系列验证试验数据,于2010年8月底形成《道路用阻燃沥青混凝土》初稿,初稿经反复修改,于2010年11月形成征求意见稿,征求意见稿在广泛征求专家意见后,形成了送审稿。
道路用阻燃沥青混凝土
编 制 说 明
(送审稿)
深圳市海川实业股份有限公司
2011年07月
1、任务来源
根据国家标准化管理委员会国标委综合[2008]77号《关于下达2008年第一批国家标准制修订计划的通知》,由深圳市海川实业股份有限公司负责制订本标准。制订项目在《2008年第一批国家标准制修订计划项目汇总表》中项目序号为27,计划编号为20080053-T-333。
考虑到沥青阻燃剂中加入抑烟剂后的经济性问题,本标准有关烟密度等级(SDR)的要求建议仅限于长度大于2公里的长大隧道、重要通道、较为封闭或安全级别要求较高的特殊场合参考采用。一般场合不作要求。
6、标准指标的试验验证
为判断本标准技术指标的可行性,标准编制组选用了不同厂家的阻燃改性剂和不同的沥青,制备了三大类不同的阻燃沥青,并依照本标准所规定的阻燃沥青燃烧性能技术要求和试验方法对所制备的阻燃沥青的燃烧性能进行试验和验证。
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