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历史记录

专家对火烧对沥青路面使用性能的影响进行测试

来源:石油沥青厂家   发布时间:2018-11-05   点击量:1339

石油沥青

伴随我国交通事业的飞速发展,高速公路上危化品运输车辆日益增多,危化品运输车辆中绝大部分材料为易燃易爆品,一旦发生交通事故,易燃易爆品泄漏于沥青路面,易引起火烧事故。

李浩首次提出油蚀度的概念,开展了柴油对沥青路面油蚀机理研究,提出了油蚀度试验方法和评价指标,李善强研究了柴油于不同外部环境下对沥青的油蚀速率;曹晓峰开展了柴油对沥青路面的长期性能影响研究。黄克旺开展了煤焦油对沥青混凝土路面的影响研究,并对处治效果进行了评价。

可见,现有研究主要集中于柴油泄漏对沥青路面使用性能的影响,并没有开展关于油品泄漏后引发火烧事故对沥青路面使用性能的影响,且现行规范仍无评价火烧对沥青路面使用性能影响的方法,关于火烧对沥青路面使用性能及处置措施的影响研究暂属空白。

在此背景下,本文结合广乐高速匝道火烧事故案例,通过现场检测、室内试验及火烧机理分析,旨在分析火烧对沥青路面使用性能的影响,为道路养护部门提供一定的参考和借鉴。

火烧案例概况

2016年8月,一辆装载液体硅胶的重型半挂牵引车在广乐高速匝道时侧翻着火,装载的30t液态硅胶全部燃烧,燃烧时间将近1h。

火烧事故发生后,相关部门立即采取应急处治。明火扑灭以后,被火烧路段表面出现不同程度的剥落。

原路面结构为4.5cmGAC-16+5.5cmGAC-20+8cmGAC-25,上、中面层为SBS改性沥青,下面层为普通沥青。

现场检测

破损情况

A点距离匝道入口为12m,E点距离匝道出口约30m。

根据现场火烧勘察,根据火烧程度可将路段可划分为四个区域。

第一区域(侧翻着火段):CD段大约16m。由于事故货车侧翻撞击护栏,该段是液态硅胶泄露的起点,也是起火点,火烧情况最严重,火烧宽度基本覆盖整个慢车道和路肩宽度7.2m,沥青路面剥落最为严重,封闭交通条件下路面剥落1.5cm;

第二区域(下游着火蔓延段):BC段约36m。燃烧后的高温硅胶液体和灭火用水的混合物因纵坡和横坡沿着路面蔓延,且邻近着火点,污染区域基本覆盖整个慢车道和路肩,宽度约为7.2m,沥青路面剥落较为严重,封闭交通条件下路面剥落1cm;

第三区域(纵坡流淌段):AB段约88m。燃烧后的高温硅胶液体和灭火用水的混合物因纵坡和横坡沿着路面的右半幅(沿行车方向看)顺势流下,污染区域基本覆盖半个慢车道和路肩,宽度约为3.6m,沥青路面火烧程度轻;

第四区域(上游火烧蔓延段):DE约20m。由于现场火势过大,火势蔓延,在着火点的前20m范围内也有火烧的痕迹,宽度为7.2m,火烧程度较轻。

现场取芯

根据污染程度在第一区域行车道、路肩共取6个芯样,第二、三区域行车道、路肩共取3个芯样,未火烧区域行车道、路肩共取3个芯样以进行对比分析。共钻取芯样15个,芯样包括上、中面层。

室内试验

试验方案

芯样试验方案。用切割机将钻取的芯样进行切割处理,室内试验针对上面层和中面层。针对广东省多雨的气候特点,对钻取的芯样进行水稳定性的评价,采用浸水飞散试验评价火烧对水稳定性的影响。针对火烧对沥青的影响,对钻取的芯样抽提,并回收沥青,进行针入度、延度、软化点三大指标的对比分析。

火烧与老化的对比试验。室内开展了火烧后SBS改性沥青性能与其老化的对比试验研究。

试验方案安排如下:①测试原样SBS改性沥青的针入度、延度、软化点三大指标;②室内成型标准的GAC-16马歇尔试件,将成型后的试件用汽油引燃,并分别燃烧不同时间,再对沥青混合料进行抽提,回收沥青,测试其针入度、延度、软化点三大指标;③对原样SBS改性沥青进行薄膜加热和PAV压力老化试验,测试不同老化条件下沥青的针入度、延度、软化点三大指标。

经前期的燃烧试验尝试,确定燃烧时间为10、20、30min;根据室内试验经验,对SBS原样沥青进行了薄膜加热老化(163℃、180℃下分别老化5h和10h)及PAV压力老化试验。

试验结果分析

芯样试验结果分析。①水稳定性能。

正常路段上面层飞散质量损失为3.7%,第一区域、第二区域、第三区域路段上面层芯样浸水飞散损失分别为34.6%、26.2%、20%,与正常路段相比,一、二、三区域芯样浸水飞散损失增加幅度分别为835%、608%、441%。

正常路段中面层飞散质量损失为3.5%,第一区域、第二区域、第三区域路段中面层芯样浸水飞散损失分别为6.9%、6.3%、5.9%,与正常路段中面层相比,一、二、三区域芯样浸水飞散增加幅度分别为97%、80%、69%。

由浸水飞散试验结果可知,火烧事件对上面层和中面层的水稳定性有不同程度的影响,对上面层的影响较大,对中面层的影响较小,对上面层的影响显著大于中面层。

②沥青三大指标。对上、中面层回收的沥青分别进行针入度、延度、软化点三大指标检测。

可知,正常路段上面层回收沥青的三大指标均高于第一、二、三区域的相应指标,表明火烧之后,沥青有一定程度的老化。对比第一、二、三区域的三大指标,针入度基本相当;延度:第一区域(火烧严重)<第二区域(较严重)<第三区域(轻);软化点基本相当。延度随火烧程度的增加变小,表明经过火烧之后,沥青变脆。

可知,正常路段中面层回收层沥青的三大指标均高于第一、二、三区域的相应指标,表明火烧之后,沥青有一定程度的老化。对比第一、二、三区域的三大指标,三大指标基本相当,表明火烧对中面层有一定影响,但影响较小。

火烧机理分析。火烧对沥青路面的直接影响便是短时间下高温作用。谭忆秋认为高温时间太长,对沥青混合料耐老化性能不利;吴传海采用薄膜烘箱加热试验方法,对重交通沥青在不同老化时间和老化温度下的性能指标进行测试,分析了时间和温度对沥青老化的影响。

在此基础上,本文进行了原样SBS改性沥青、GAC-16火烧后回收沥青及不同老化条件下的沥青的三大指标的对比试验。

可见,随着老化条件的加剧,原样SBS改性沥青一致表现为软化点、针入度、延度均下降。随着火烧时间的增加,火烧后的回收沥青也一致表现为软化点、针入度、延度下降。由此可以看出,火烧对沥青路面的影响机理主要在于老化,老化程度与火烧时间息息相关。

通过对比,可以看出火烧后改性沥青软化点的下降幅度要大于薄膜加热老化。在本文的室内火烧模拟条件下,综合三大指标来看:①火烧10min后的SBS改性沥青与163℃,老化5h后的性能接近;②火烧20min后的SBS改性沥青与180℃,老化5h后的性能接近;③火烧30min后的SBS改性沥青与PAV压力老化后的性能接近。

根据Superpave研究成果,PAV压力老化条件相当于沥青路面正常使用5~10a期间的老化条件。因此,可以定性得到在本文室内火烧模拟条件下,对于新建改性沥青路面,火烧30min后,相当于至少缩短了5~10a的使用年限。

结论

本文依托广乐高速匝道火烧案例,通过现场检测、室内芯样试验和对比模拟试验,得到以下结论:

①火烧对改性沥青路面的影响机理主要是老化:软化点、针入度、延度下降;沥青变硬,韧性变差,高温稳定性和低温稳定性均下降。

②在本文室内火烧模拟条件下,对于新建改性沥青路面,火烧30min后,相当于至少缩短了5~10a的使用年限。

③对芯样的试验结果可以看出,火烧对改性沥青路面的影响主要在上面层,会造成其使用性能的下降。

本文结论可为高速公路火烧事故的应急检测、快速诊断提供参考和依据。

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