随着沥青路面的优势凸显，隧道路面逐渐由早期的水泥混凝土路面发展为沥青路面，但由于隧道内空间相对封闭且狭小，热拌沥青混合料在摊铺、碾压过程中，产生温度较高的有毒有害气体且无法及时排出，极大地影响施工作业人员的身体健康，此外沥青作为一种可燃性材料，在后期运营过程中隧道内一旦发生交通事故，滴漏在路面上的油类起火后会进一步诱发沥青材料发生不充分燃烧，大量浓烟充斥于隧道内将严重影响司乘人员逃生和消防救援工作。因此，应用于隧道的沥青路面材料在保证路用性能的前提下，需具备一定的阻燃特性。

本研究通过采用一系列室内试验，考察了不同种类阻燃剂及掺量对于SBS改性沥青及混合料阻燃性能和路用性能的影响。

1试验部分

采用东莞泰和沥青产品有限公司的成品SBS-I-D改性沥青产品，其技术性能见表1。温拌剂为海川EC-120，其掺量为SBS改性沥青质量的3%。选择3种阻燃剂产品，分别为：十溴二苯醚与三氧化二锑按4：1复合而成溴类阻燃剂（简称DBDPO/Sb2O3）；聚磷酸铵与季戊四醇、硼酸锌按3：1：1复合成膨胀阻燃剂（简称APP/PER）；氢氧化铝无机阻燃剂（简称ATH）。粗集料和细集料均为石灰岩，填料为石灰岩矿粉，其合成级配

见表2

表1SBS-I-D改性沥青技术性能

Table1TechnicalperformanceofSBS-I-Dmodifiedasphalt

表2混合料级配SMA-13

Table2MixturegradationSMA-13

2结果与讨论

2.1沥青性能

2.1.1常规性能

利用针入度仪、软化点仪和5℃延度仪分别评价阻燃沥青的常规高低温性能，试验结果如图1所示。

从图1（a）可知，随着阻燃剂掺量增大，针入度均呈逐渐减小趋势，在相同掺量下三种阻燃剂的针入度大小表现为DBDPO/Sb2O3>APP/PER>ATH，如在掺量9%时DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH对应的针入度分别较SBS改性沥青减小了22.9%、31.7%、40.5%，说明三种阻燃剂都在一定程度上增加了沥青的稠度和硬度，提高了SBS改性沥青的抗剪能力，且无机型ATH阻燃剂的效果最好。从图1（b）可知，软化点随阻燃剂掺量增大而增大，且DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH三种阻燃剂在相同掺量9%时的软化点分别较SBS改性沥青增大了9.2%、6.2%、13.5%，说明三种阻燃剂可改善SBS改性沥青的高温稳定性，其中ATH的效果最佳。从图1（c）可知，阻燃剂用量增大后，沥青5℃延度均出现不同程度的降低，且在相同阻燃剂用量时ATH降低程度最大，且在掺量为15%时延度值已低于20cm规范限值，说明阻燃剂加入后会增大SBS改性沥青的脆硬性，降低其低温延展能力，因此阻燃剂用量不宜过大。

2.1.2阻燃抑烟性能

利用南京上元分析仪器有限公司的HC-2C型氧指数仪和YM-3型建筑材料烟密度仪分别测试阻燃SBS改性沥青的阻燃抑烟性能。氧指数试验沥青试样尺寸为 100mm×5.5mm×3mm，试验温度为10~25℃,氧、氮混合气流速率为10L/min，以各个阻燃剂在5种不同用量（3%、6%、9%、12%、15%）对应的极限氧指数进行评价；烟密度试验沥青试样尺寸为50mm×50mm×3mm，并采用铝箔包边，试验总时间为4min，每间隔15s记录一次平均烟密度，以90s时不同阻燃剂用量对应的烟密度及各个阻燃剂用量均为9%在不同时间下的烟密度进行评价。不同阻燃SBS改性沥青的阻燃抑烟性能试验结果如图2所示。

极限氧指数LOI数值越大，材料燃烧越困难，国内一般认为隧道用的阻燃沥青应符合LOI不低于23%的要求。从图2（a）可知，三种阻燃剂对于SBS改性沥青的极限氧指数影响规律一致，即随着阻燃剂掺量的增加呈现不断升高趋势，且在同样掺量下极限氧指数大小表现为DBDPO/Sb2O3>APP/PER>ATH，阻燃剂DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH掺量为9%时沥青的LOI分别相对于纯SBS改性沥青提高了26.5%、24.5%、20.9%。满足LOI>23%对应DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH的临界掺量分别为6%、6%、9%，说明三种阻燃剂可不同程度地提高SBS改性沥青的阻燃性能，且溴类阻燃剂DBDPO/Sb2O3阻燃效果最佳。

烟密度值越小或同样烟密度需要的时间越长，预示着火灾发生时隧道内被困人员逃生的概率越大。从图2（b）可知，随着阻燃剂掺量增大，溴类DBDPO/Sb2O3对应的烟密度逐渐增大，膨胀型APP/PER虽然呈下降趋势，但其变化趋势较为平缓，而无机ATH对应的烟密度呈线性下降趋势，且掺量大于9%后变缓，阻燃剂掺量9%时膨胀型APP/PER和无机ATH分别相对于SBS改性沥青的烟密度减小了11.3%和25.5%。从图2（c）可知，溴类DBDPO/Sb2O3和SBS改性沥青均在燃烧2min时烟密度已接近100%，膨胀型APP/PER和无机ATH对应的烟密度分别在3min和4min达到100%。说明溴类DBDPO/Sb2O3阻燃剂会增加改性沥青的发烟程度，膨胀型APP/PER阻燃剂可一定程度降低发烟程度，无机ATH阻燃剂的效果最好，能够明显降低改性沥青的发烟程度。

2.2沥青混合料性能

2.2.1阻燃性能

锥形量热试验可以较好地评估阻燃材料的燃烧行为，该试验环境与阻燃材料真实燃烧环境比较接近，可用于模拟沥青路面发生火灾的路面材料燃烧行为。本研究中阻燃SBS改性沥青混合料用到的三种阻燃剂掺量均为9%，并以SBS改性沥青混合料为对照组，试样尺寸为100mm×100mm×10mm，由车辙板试件切割而成，除100mm×100mm顶面与外界空气接触外，其余均采用铝箔包裹，热辐射强度为50kW/m2，试验结果见表3。

表3锥形量热试验结果

Table3Conecalorimetertestresults

从表3可知，掺加阻燃剂的沥青混合料，其引燃时间均大于SBS改性沥青混合料，燃烧时长、质量损失、释烟量和释热量等参数值相较于SBS均有不同程度的降低，其中DBDPO/Sb2O3的引燃时间最长，ATH的燃烧时长和质量损失、释烟量和释热量最小。对于DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH的燃烧时长分别较SBS降低了8.2%、14.7%、21.5%，释烟量分别减小了1.3%、12.9%、34.4%，说明加入阻燃剂不但推迟了沥青混合料的引燃时间，而且大幅度降低了材料的燃烧程度，具有良好的阻燃效果和抑烟效果，其中无机阻燃剂ATH的阻燃抑烟效果相对最佳，膨胀型APP/PER作用较为显著，DBDPO/Sb2O3的作用不明显。

2.2.2高温性能

采用普通车辙试验评价阻燃剂对SBS改性沥青混合料高温稳定性的影响。试验在60℃温度环境中进行，轮压0.7MPa，车轮运行速率42次/min，车辙板尺寸为30cm×30cm×5cm，试验结果如图3所示。

从图3可看出，四种沥青混合料对应的动稳定度大小为SBS<DBDPO/Sb2O3<APP/PER<ATH，掺加了DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH的动稳定度分别较SBS提高了3.0%、6.5%、15.5%，说明三种阻燃剂均提高了SBS改性沥青混合料的高温抗车辙能力，其中ATH影响幅度最大。

2.2.3低温性能

以低温小梁弯曲试验对阻燃SBS改性沥青混合料的低温性能进行评价。由车辙板切割为25cm×3cm×2.5cm的棱柱体小梁试件，试验箱环境-10±0.5℃,加荷速率5cm/min，试验结果如图4所示。

从图4可以看出，加入三种阻燃剂后SBS改性沥青混合料的弯拉应变、劲度模量分别有不同程度的减小和增大，相对于SBS改性沥青混合料，掺加了DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH的弯拉应变分别减小了16.3%、7.0%、26.7%，劲度模量分别增大了28.5%、16.8%、42.9%，说明三种阻燃剂均对SBS改性沥青混合料的低温抗裂性能造成了不利影响，其中无机阻燃剂ATH的影响最大，其弯拉应变值为2253με,仍然满足JTGF40-2004规范要求，该结论与前文5℃延度试验结果相一致。

2.2.4水稳定性

分别采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验研究不同阻燃剂对SBS改性沥青混合料抗水损害性能的影响，评价指标为残留稳定度和劈裂强度比，结果如图5所示。

从图5可知，四种沥青混合料对应的残留稳定度和劈裂强度比大小为SBS>DBDPO/Sb2O3>ATH>APP/PER，说明三种阻燃剂均对SBS改性沥青混合料的抗水损害性能产生了不良影响，其中膨胀型APP/PER的不利影响程度最大，残留稳定度和劈裂强度比分别降低了8.1%和8.0%，其次是无机阻燃剂ATH，分别降低了4.6%和6.8%，虽然掺三种阻燃剂后对沥青混合料水稳定性造成了不同程度的降低，但均满足JTGF40-2004规范要求。

3结论

（1）沥青三大指标试验表明，随着三种阻燃剂掺量的增加，阻燃SBS改性沥青的针入度和5℃延度逐渐减小，软化点持续增大，相同掺量下阻燃剂ATH对应的针入度和5℃延度最小、软化点最大。

（2）氧指数和烟密度试验表明，DBDPO/Sb2O3、APP/PER、ATH等三种阻燃剂分别提高了SBS改性沥青的阻燃性能，其中溴类DBDPO/Sb2O3阻燃效果最好；无机ATH阻燃剂可明显降低沥青的发烟程度，膨胀型APP/PER阻燃剂表现不明显，溴类DBDPO/Sb2O3阻燃剂增加了沥青的发烟量。

（3）锥形量热试验表明，三种阻燃剂对应的引燃时间均大于SBS，燃烧时长、质量损失、释烟量和释热量等参数值均低于SBS，其中DBDPO/Sb2O3的引燃时间最长，ATH的燃烧时长和质量损失、释烟量和释热量最小，无机阻燃剂ATH的阻燃抑烟效果相对最佳，同时膨胀型APP/PER的作用也相对较为显著，DBDPO/Sb2O3的作用不明显。

（3）路用性能试验结果表明，掺入三种阻燃剂后，阻燃SBS改性沥青混合料的动稳定度、劲度模量等指标均有所增大，弯拉应变、残留稳定度和劈裂强度比等参数值减小；三种阻燃剂在提高SBS改性沥青混合料高温稳定性的同时也降低了低温抗裂性和水稳定性，无机阻燃剂ATH对应的高温稳定性最好，膨胀型阻燃剂APP/PER的低温影响程度最小，溴类DBDPO/Sb2O3的水稳定性影响幅度最小。