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原文传递新型沥青烟气抑制剂及其抑烟效果评价研究

论文题名：	新型沥青烟气抑制剂及其抑烟效果评价研究
关键词：	沥青混凝土;沥青烟气;烟气抑制剂;纳米CaCO3;配比试验
摘要：	沥青路面由于其独特的优点,在国内外得到广泛的应用。沥青混合料在高温(120℃～180℃)拌和与摊铺施工过程中,会产生大量含有有毒有害成分的沥青烟气,这些烟气对施工人员健康造成严重的威胁,同时还会对周围地表水、地下水、大气和土壤等自然环境造成不同程度的污染。探索如何减少沥青道路施工过程中沥青烟(气)及其有毒有害物质的产生,对保护施工人员健康和生态环境均具有十分重要的意义。本研究在查阅大量中外文献的基础上,提出在不以牺牲沥青混凝土路用性能的前提下,通过在沥青中添加烟气抑制剂来减少沥青烟气的研究思路,并进行了沥青烟气抑制剂的筛选、配比试验及抑烟效果评价,得到了以下研究结果: 　　 ①在沥青烟气产生规律方面,以SK70＃、中海油70＃石油沥青和中石化70#石油沥青为对象,模拟沥青道路铺筑工况,进行了沥青烟气产生的规律及影响因素研究,得出影响沥青产生烟气的因素包括加热温度、加热时间、沥青类型等。当加热温度为180℃的条件下,沥青的产烟量增加最快的时间段为加热0～4h内,加热4h以后,沥青的产烟速率逐渐放缓并趋于稳定。当加热温度大于160～180℃后,产烟量快速增加。　　 ②在沥青烟气抑制剂筛选方面,从物理吸附抑烟、吸收溶胀抑烟、聚合物交联改性等角度初选出SBS、PE、三聚氰胺、磷钼酸铵、三氧化钼、活性炭以及纳米CaCO3等七种抑烟物质,并进行了单项及组合抑烟效果试验,发现SBS和纳米CaCO3具有较好的抑烟效果,故选取了这两种物质以SK70#、中海油70#和中石化70#三种沥青为对象做进一步效果及配比实验,结果表明:1)当SBS添加水平为4％时,三种沥青的烟气减少率依次为20.9％、23.0％和21.7％,添加水平4％为一折点,当添加水平小于4％时,沥青的产烟速率减少较快;大于4％时,沥青的产烟速率减少较慢。2)纳米CaCO3添加水平选取了2％、4％、5％、6％和8％,沥青产烟量均随添加水平增加而减少,当添加水平大于6％时趋于稳定,此时三种沥青的烟气减少率分别为7.9％、8.7％和8.3％。3)对SBS和纳米CaCO3的不同比例复合掺配试验结果表明:二者复合添加的抑烟效果比单掺好,并有叠加效应,当添加水平均为6％时,三种沥青的烟气减少率均达到最大。减少率最大为中海油70#沥青,可达到32.0％,因此就抑烟效果而言,6％SBS与6％纳米CaCO3复合为最佳掺配比例。但综合考虑抑烟量、对沥青混合料性能影响及经济性三个主要因素,SBS和纳米碳酸钙复合抑烟剂的配合添加比例为4％～5％。　　 ⑨在抑烟效果评价方面,以沥青烟气中总悬浮颗粒物(TSP)、多环芳烃和气态烃类物质为评价指标,进行了低烟沥青与基质沥青烟气排放量的对比实验分析,结果表明:1)基质沥青烟气中的TSP浓度达39.46 mg/m3,复合掺加SBS和纳米CaCO3的沥青烟气中浓度TSP浓度仅为13.9mg/m3。2)对于16种多环芳烃,复合掺加SBS和纳米CaCO3的沥青烟气中的15种芳烃浓度显著下降,多数组分的降低率在50％以上,其中苊烯和芴降幅最大,分别从42.55ug/m3下降至4.41ug/m3和2.73ug/m3下降至0.99ug/m3。3)在气态烃类物质中,总烃浓度从3.49mg/m3下降至2.58mg/m3,非甲烷总烃浓度从1.62mg/m3下降至0.51mg/m3。　　 ④通过马歇尔试验和对比性能试验,复合烟气抑制剂对低烟沥青混合料的性能研究结果表明:1)复合掺加纳米CaCO3和SBS的沥青混合料的稳定度明显高于单掺的沥青混合料的稳定度和动稳定度,说明复合掺加不但抑烟效果好,而且更有助于提高混合料的强度和高温稳定性。2)SBS和纳米CaCO3掺量为4～6％的范围内,5％SBS和4％纳米CaCO3复合添加可以取得最佳的沥青混合料性能,使沥青混合料的性能得到最大提高。　　 ⑤结合重庆绕城高速公路玉峰山隧道道路施工进行了实际路面铺筑抑烟效果的现场试验,以总悬浮颗粒物(TSP)、多环芳烃和气态烃类物质三大类为评价指标,分析结果显示:1)普通沥青路面铺装过程中,TSP浓度为3.51mg/m3;低烟沥青路面铺装过程中,TSP浓度为1.69mg/m3。2)抑烟剂对苊烯、芴、蒽、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽等9种组分抑制效果明显,其中苊烯浓度从1.981ug/m3下降至1.599ug/m3,苯并[a]蒽从0.189ug/m3下降至0.096ug/m3,苯并[b]荧蒽从0.089ug/m3下降至0.039ug/m3,苯并[a]芘从0.015ug/m3下降至0.004ug/m3。现场气体采样分析结果说明SBS和纳米CaCO3复合烟气抑制剂具有良好的抑烟效果。
作者：	肖飞
专业：	环境科学与工程
导师：	彭绪亚
授予学位：	博士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文