台背回填高强轻质流态土用发泡剂污染物成分分析研究

2021-05-10

当代化工研究 2021年8期

（山东省交通科学研究院山东 250102）

1.引言

随着我国经济的快速发展，汽车年增长率远超经济增长速度，对于基础设施中的高速公路提供更加严格的要求和更强的通行能力。由于其所处位置特殊，临近桥台等构造物，施工比较复杂，如果设计方案不合理，施工中采取的措施不当，就会造成路桥过渡段区域纵横向产生不均匀沉降，引发“桥头跳车”现象，不仅会影响行车速度与舒适感，甚至会造成严重的交通事故[1]。台背回填高强轻质流态土填筑材料的研究已成为解决“桥头跳车”的热点问题之一[2]。该新型材料可大大地减轻路基的填土荷载，降低地基应力，抑制新路基的沉降、侧移和破坏，大大缩减桥台与路基连接处附近的差异沉降。可有效解决“桥头跳车”问题，保证道路运输能力和减小养护期的投资。

轻质流态土制作过程中所用的发泡剂在一定程度上决定着该新材料的性能。目前国内的发泡剂的品种主要有松香胶发泡剂、废动物毛发泡剂、树脂皂类发泡剂、水解血胶发泡剂、石油硫酸铝发泡剂等，我国也有以动物蛋白质为主要原料的发泡剂，发泡倍率及稳定性较好，但因原料来源有限，生产成本高，所以开发与应用受到限制，总体上说国产发泡剂不够理想，质量偏低，尽管有些发泡倍率够大，但稳定性差[3]。日本、意大利的发泡剂多为蛋白质类，质量较好。现在研究对轻质流态土的性能研究较多，作为低碳绿色新材料，对其用发泡剂的污染物成分进行分析，是很有必要的。

2.材料与方法

所选用发泡剂为动物球蛋白。要检测的项目有总挥发性有机物、苯、甲苯+二甲苯、游离甲醛和非甲烷总烃。总挥发性有机物、苯、甲苯+二甲苯、游离甲醛按照国标GB18583-2001《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》来检测。非甲烷总烃采样方法是取样品100ml，倒入具塞的锥形瓶里，在将采样管通过塞子接入到瓶中，用采样双联球将气体采入到1L的氟膜采样袋中。非甲烷总烃的测试温度设计为常温、105℃和180℃（此温度下样品已沸腾），后两者温度测试时要将装有样品的锥形瓶放到鼓风干燥箱中，采样管通过鼓风口穿出。非甲烷总烃的测试方法依照标准HJ604-2017《环境空气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定直接进样气相色谱法》。气相色谱法分析条件：柱箱温度为60℃，两个进样器的温度均为100℃，检测器的温度为200℃，热导池温度为50℃，辅助炉的温度为150℃，进样量为1ml。

3.结果与讨论

表1 总挥发性有机物、苯、甲苯+二甲苯、游离甲醛分析结果

总挥发性有机物、苯、甲苯+二甲苯、游离甲醛的测量结果见表1。从表中结果可知，总挥发性有机物、苯、甲苯+二甲苯、游离甲醛的浓度均在合格范围之内，该发泡剂产品符合环保、绿色的要求，对环境及施工工人的影响较小。但也应认识到污染物的浓度可以累积，若是在室内或者空气流通不畅的环境中生产，则应采取措施保持空气流通，便于污染物扩散，并连续长期监测[4]。

按2中气相色谱分析条件对三种温度下样品的非甲烷总烃进行分析，得到总离子流色谱图，见图1-图3。

图1 常温下发泡剂样品非甲烷总烃色谱图

图2 105℃发泡剂样品非甲烷总烃色谱图

图3 180℃发泡剂样品非甲烷总烃色谱图

根据上述色谱图获得总烃、甲烷和氧的峰面积，扣除甲烷和氧的峰面积，带入HJ604-2017中公式，得到三种温度下发泡剂样品非甲烷总烃的浓度（mg/m3），见图4。

图4 三种温度下发泡剂样品非甲烷总烃的浓度

大气中的非甲烷总烃超过一定浓度，除直接对人体健康有害外，在一定条件下经日光照射还能产生光化学烟雾，对环境和人类造成危害[5]。由图中数据可知，随着温度的升高，发泡剂样品释放的非甲烷总烃的浓度在升高，180℃时的浓度是常温下浓度的将近2倍。但三种情况的浓度都小于4mg/m3，没有达到危险值。但和总挥发性有机物、苯、甲苯+二甲苯、游离甲醛一样，由于累积的作用，也应注意通风和监测。