專利名稱：：阻燃路面用瀝青混合料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及瀝青混合料及其制備方法。技術(shù)背景當前，公路隧道多采用瀝青混凝土路面，但由于沒有良好的阻燃性能，當隧道發(fā)生火災(zāi)時，溫度可達80(TC以上，瀝青在高溫下會燃燒，釋放出大量的煙霧和有毒氣體，造成次生災(zāi)害，且瀝青混凝土路面嚴重破壞，尤其是長隧道，其火災(zāi)危害更嚴重，造成巨大的經(jīng)濟損失和社會危害，因此提高瀝青的阻燃性，改善路面的火災(zāi)安全性是十分有必要的。研究表明，現(xiàn)有的瀝青混合料在燃燒時存在發(fā)煙率高(大于11.2m2/1112^)、放熱率高(大于0.45MJ/m"g)、熱釋放速率高(58.6120.8KW/mS)及比消光面積大(大于839.3n^/kg)的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有路面用瀝青混合料在高溫下會燃燒，釋放出大量的煙霧和有毒氣體，且燃燒時存在發(fā)煙率高、放熱率高、熱釋放速率高及比消光面積大的問題，而提供阻燃路面用瀝青混合料及其制備方法。阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由IOO份的瀝青、1000-3000份的集料、80~300份的阻燃性礦粉、5~40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和0~40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成；其中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。阻燃路面用瀝青混合料的制備方法按以下步驟進行一、按質(zhì)量份數(shù)比取100份的瀝青、1000-3000份的集料、80300份的阻燃性礦粉、540份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和040份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂；二、將阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂混合攪拌，得到阻燃填料；三、將集料與阻燃填料混合攪拌5~10s，然后噴灑加入瀝青并拌和35~50s，即得阻燃路面用瀝青混合料；其中步驟一中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。本發(fā)明中所得阻燃路面用瀝青混合料的發(fā)煙率低(小于3m2/m2/g)、放熱率低(小于0.3MJ/m2/g)、熱釋放速率低(36.085.4KW/m2)、質(zhì)量損失率低(小于9.8%)及比消光面積小(小于292.3m2/kg);本發(fā)明中所得阻燃路面用瀝青混合料在燃燒時有水汽釋放，可以稀釋可燃氣體，并在可燃物表面形成隔離層，從而實現(xiàn)阻燃的目的；本發(fā)明中所用的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂，具有的吸熱(中斷熱交換)、氣相阻燃及抑煙作用與阻燃礦粉的吸熱等綜合阻燃作用相結(jié)合，可有力保證瀝青路面的火災(zāi)安全。本發(fā)明中所用的具備阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂，提高了瀝青混合料的閃點和燃點指標，使瀝青在高溫下不易燃燒，同時達到阻燃和推遲燃燒的目的，延遲火災(zāi)發(fā)生時路面的煙氣釋放時間，有力地保證逃生和救援的時間，在火災(zāi)環(huán)境中，吸收熱量則可降低環(huán)境溫度，而且混合料溫度的降低可抑制瀝青成分的分解，從而可避免釋放出煙氣成分，進而保證施工的環(huán)境，有益與環(huán)保。本發(fā)明中制備阻燃路面用瀝青混合料的方法簡單，原料易得廉價，生產(chǎn)成本低。圖1為具體實施方式十二中所得阻燃路面用瀝青混合料的總粒子流(TIC)圖；圖2為具體實施方式十三中所得阻燃路面用瀝青混合料與基質(zhì)瀝青混合材料的熱釋放速率對比曲線圖，其中a為阻燃路面用瀝青混合料的熱釋放速率曲線，b為基質(zhì)瀝青混合材料的熱釋放速率曲線；圖3為具體實施方式十三中所得阻燃路面用瀝青混合料與基質(zhì)瀝青混合材料的發(fā)煙速率對比曲線圖，其中，其中a為阻燃路面用瀝青混合料的發(fā)煙速率曲線，b為基質(zhì)瀝青混合材料的發(fā)煙速率曲線。具體實施方式具體實施方式一本實施方式阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由100份的瀝青、1000-3000份的集料、80-300份的阻燃性礦粉、5~40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和040份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成；其中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。本實施方式中瀝青為現(xiàn)有的各種道路用瀝青。本實施方式中阻燃性礦粉在應(yīng)用中可以結(jié)合混合料實際情況，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定摻量，也可以結(jié)合具體工藝，適當調(diào)整調(diào)整摻量。本實施方式中阻燃性礦粉的篩選為選擇滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求的瀝青路面用礦粉，礦粉與瀝青按照質(zhì)量比1.3:1制備試樣，試驗按照《塑料燃燒性能試驗方法氧指數(shù)法》(中華人民共和國國家標準GB/T2406-2006)進行，篩選出極限氧指數(shù)》27%的瀝青路面用礦粉，為本實施方式中所用阻燃性礦粉。具體實施方式二本實施方式與具體實施方式一不同的是阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由IOO份的瀝青、IOOO份的集料、80份的阻燃性礦粉、10份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和1份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一不同的是阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由IOO份的瀝青、1500份的集料、IOO份的阻燃性礦粉、20份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和5份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一不同的是阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由IOO份的瀝青、2000份的集料、150份的阻燃性礦粉、30份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和IO份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式五本實施方式與具體實施方式一不同的是阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由IOO份的瀝青、2500份的集料、280份的阻燃性礦粉、40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式六本實施方式阻燃路面用瀝青混合料的制備方法按以下步驟進行一、按質(zhì)量份數(shù)比取100份的瀝青、1000~3000份的集料、80~300份的阻燃性礦粉、5~40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和0~40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂；二、將阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂混合攪拌，得到阻燃填料；三、將集料與阻燃填料混合攪拌510s，然后噴灑加入瀝青并拌和35~50s，即得阻燃路面用瀝青混合料；其中步驟一中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。本實施方式中阻燃性礦粉的含水量滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的要求。本實施方式步驟二中阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂混合攪拌，采用人工攪拌或機械攪拌的方式使得阻燃填料混合均勻。本實施方式步驟三中拌和過程中注意保證拌和溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。本實施方式步驟三中拌和工藝與普通熱拌瀝青混合料的拌和工藝一致；拌和時間根據(jù)具體情況經(jīng)試拌確定，以瀝青均勻裹覆集料為度；拌和的施工控制溫度如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具體實施方式七本實施方式與具體實施方式六不同的是步驟一中按質(zhì)量份數(shù)比稱取100份的瀝青、1000份的集料、90份的阻燃性礦粉、5份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和5份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式六禾目同。具體實施方式八本實施方式與具體實施方式六不同的是步驟一中按質(zhì)量份數(shù)比稱取100份的瀝青、1800份的集料、120份的阻燃性礦粉、15份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和15份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式六相同。具體實施方式九本實施方式與具體實施方式六不同的是步驟一中按質(zhì)量份數(shù)比稱取IOO份的瀝青、2200份的集料、240份的阻燃性礦粉、20份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和35份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式六相同。具體實施方式十本實施方式與具體實施方式九不同的是步驟三中集料與阻燃填料混合攪拌6~8s，然后噴灑加入瀝青并拌和4048s。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式九相同。具體實施方式十一本實施方式與具體實施方式九不同的是步驟三中集料與阻燃填料混合攪拌7s，然后噴灑加入瀝青并拌和45s。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式九相同。具體實施方式十二本實施方式阻燃路面用瀝青混合料的制備方法按以下步驟進行一、按質(zhì)量份數(shù)比取100份的瀝青、1000份的集料、100份的阻燃性礦粉、20份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁；二、將阻燃性礦粉和帶結(jié)晶水的氫氧化鋁混合攪拌，得到阻燃填料；三、將集料與阻燃填料混合攪拌8s，然后噴灑加入瀝青并拌和40s，即得阻燃路面用瀝青混合料；其中步驟一中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料，制備試驗用試件進行測試，測試過程參照《塑料燃燒性能試驗方法-氧指數(shù)法》(中華人民共和國國家標準GB/T2406-2006)進行；有機物毒性測試結(jié)果如圖1所示，本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料沒有有機物釋放，但有水的析出，致使色譜柱發(fā)生流失，圖中最高峰是空氣峰，其余均為測試系統(tǒng)體系引起的；本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料在燃燒時有水汽釋放，可以稀釋可燃氣體，并在可燃物表面形成隔離層，從而實現(xiàn)阻燃的目的，同時，可稀釋火災(zāi)環(huán)境中的有毒氣體濃度，保證救援和逃生環(huán)境。本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料，經(jīng)測試，滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJF40-2004)的要求。具體實施方式十三本實施方式阻燃路面用瀝青混合料的制備方法按以下步驟進行一、按質(zhì)量份數(shù)比取100份的瀝青、2000份的集料、150份的阻燃性礦粉、30份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和20份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂；二、將阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂混合攪拌，得到阻燃填料；三、將集料與阻燃填料混合攪拌10s，然后噴灑加入瀝青并拌和35s，即得阻燃路面用瀝青混合料；其中步驟一中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料，制備成試驗用試件與基質(zhì)瀝青混合材料進行燃燒特性對比測試；熱釋放速率測試結(jié)果如圖2所示，基質(zhì)瀝青混合材料的熱釋放速率明顯較大，燃燒時的單位時間釋放的熱量多，熱釋放均為迅速達到峰值，并可在較高水平保持一定時間，形成的火災(zāi)危害大，而本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料，放熱率比基質(zhì)瀝青混合材料減小了1.5倍，放熱能力少，阻燃效果好，可以避免火災(zāi)發(fā)生時溫度的驟然升高，為逃生和救援爭取了時間。發(fā)煙率測試結(jié)果如圖3所示，基質(zhì)瀝青混合材料的發(fā)煙速率高，且較高發(fā)煙速率的維持時間長，而本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料的發(fā)煙速率比基質(zhì)瀝青混合材料減小了45倍，在燃燒過程中，還會有一定的時段發(fā)煙速率減低。本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料，經(jīng)測試，滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJF40-2004)的要求。具體實施方式十四本實施方式阻燃路面用瀝青混合料的制備方法按以下步驟進行一、按質(zhì)量份數(shù)比取100份的瀝青、3000份的集料、260份的阻燃性礦粉、40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和15份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂；二、將阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂混合攪拌，得到阻燃填料;三、將集料與阻燃填料混合攪拌510s，然后噴灑加入瀝青并拌和35~50s，即得阻燃路面用瀝青混合料；其中步驟一中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料，制備成試驗用試件與基質(zhì)瀝青混合材料進行錐形量熱儀輻射對比測試，測試結(jié)果如表2所示，本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料的發(fā)煙率低、放熱率低、熱釋放速率低、質(zhì)量損失率低及比消光面積小，具有良好的阻燃和推遲燃燒的效果，同時比消光面積小，則極大地降低了瀝青生煙能力，可相對有效地保證火災(zāi)現(xiàn)場的可見度，保證逃生和救援的條件。本實施方式中所得阻燃路面用瀝青混合料，經(jīng)測試，滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJF40-2004)的要求。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、阻燃路面用瀝青混合料，其特征在于阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由100份的瀝青、1000～3000份的集料、80～300份的阻燃性礦粉、5～40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和0～40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成；其中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃路面用瀝青混合料，其特征在于阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由100份的瀝青、1000份的集料、80份的阻燃性礦粉、IO份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和1份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃路面用瀝青混合料，其特征在于阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由IOO份的瀝青、1500份的集料、IOO份的阻燃性礦粉、20份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和5份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃路面用瀝青混合料，其特征在于阻燃路面用瀝青混合料按質(zhì)量份數(shù)比由IOO份的瀝青、2000份的集料、150份的阻燃性礦粉、30份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和IO份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成。5、制備如權(quán)利要求1所述阻燃路面用瀝青混合料的方法，其特征在于阻燃路面用瀝青混合料的制備方法按以下步驟進行一、按質(zhì)量份數(shù)比取100份的瀝青、10003000份的集料、80~300份的阻燃性礦粉、5~40份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和040份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂；二、將阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂混合攪拌，得到阻燃填料；三、將集料與阻燃填料混合攪拌510s，然后噴灑加入瀝青并拌和3550s，即得阻燃路面用瀝青混合料；其中步驟一中集料按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的有關(guān)要求確定。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述阻燃路面用瀝青混合料的制備方法，其特征在于步驟一中按質(zhì)量份數(shù)比稱取IOO份的瀝青、IOOO份的集料、90份的阻燃性礦粉、5份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和5份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述阻燃路面用瀝青混合料的制備方法，其特征在于步驟一中按質(zhì)量份數(shù)比稱取100份的瀝青、1800份的集料、120份的阻燃性礦粉、15份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和15份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂。8、根據(jù)權(quán)利要求5所述阻燃路面用瀝青混合料的制備方法，其特征在于步驟一中按質(zhì)量份數(shù)比稱取100份的瀝青、2200份的集料、240份的阻燃性礦粉、20份的帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和35份的帶結(jié)晶水的氫氧化鎂。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述阻燃路面用瀝青混合料的制備方法，其特征在于步驟三中集料與阻燃填料混合攪拌6~8s，然后噴灑加入瀝青并拌和4048s。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述阻燃路面用瀝青混合料的制備方法，其特征在于步驟三中集料與阻燃填料混合攪拌7s，然后噴灑加入瀝青并拌和45s。全文摘要阻燃路面用瀝青混合料及其制備方法，它涉及瀝青混合料及其制備方法。它解決了現(xiàn)有路面用瀝青混合料在高溫下會燃燒，釋放出大量的煙霧和有毒氣體，且燃燒時存在發(fā)煙率高、放熱率高、熱釋放速率高及比消光面積大的問題。阻燃路面用瀝青混合料由瀝青、集料、阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂制成。方法一、取原料；二、阻燃性礦粉、帶結(jié)晶水的氫氧化鋁和帶結(jié)晶水的氫氧化鎂混合攪拌得阻燃填料；三、集料與阻燃填料混合攪拌，加入瀝青拌和后即得阻燃路面用瀝青混合料。本發(fā)明中阻燃路面用瀝青混合料的發(fā)煙率低、放熱率低、熱釋放速率低、比消光面積??；瀝青在高溫下不易燃燒；燃燒時有水汽釋放稀釋了有毒氣體的濃度。文檔編號C04B14/02GK101544486SQ20091007194公開日2009年9月30日申請日期2009年5月4日優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日發(fā)明者王曉猛,倫紀,董澤蛟,藍碧武,譚憶秋申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)