本發(fā)明涉及一種溫拌阻燃改性瀝青混合料及其制備方法，屬于道路工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

國(guó)內(nèi)外調(diào)查表明，瀝青路面不僅會(huì)參與火災(zāi)的產(chǎn)生與發(fā)展，同時(shí)在火焰的炙烤下也會(huì)發(fā)生劇烈的性能變化。雖然水泥混凝土路面的耐火性能要高于瀝青混凝土路面，但由于瀝青路面具有優(yōu)良的路用性能，是高等級(jí)公路的首選路面結(jié)構(gòu)形式，我國(guó)絕大多數(shù)高等級(jí)公路都選擇了瀝青路面結(jié)構(gòu)形式。阻燃材料在火災(zāi)安全性上比未阻燃的同類(lèi)材料要好得多，雖然不能成為不燃材料，但是它們可以減緩燃燒讓人們贏得時(shí)間，減少火災(zāi)的發(fā)生，防止小火發(fā)展成為災(zāi)難性的大火。

復(fù)合阻燃劑apfr是通過(guò)硅系阻燃劑、鋁系阻燃劑以及抑煙劑協(xié)同作用，達(dá)到了對(duì)瀝青阻燃改性的目的。硅系阻燃劑主要通過(guò)游離基機(jī)理來(lái)達(dá)到阻燃作用。在燃燒初期，發(fā)生分解生成一層粘稠的半固態(tài)物質(zhì)和游離基。這種粘稠的半固態(tài)物質(zhì)覆蓋于瀝青表面有效的隔離了氧氣和熱，起到阻燃作用；而游離基能捕捉到h和oh游離基，使火焰中的h和oh游離基濃度大大下降，從而起到中止燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)式的目的。在燃燒中期和后期，煙霧量增大，溫度進(jìn)一步升高，此時(shí)抑煙劑也開(kāi)始分解，抑制煙霧生成。同時(shí)鋁系阻燃劑發(fā)生分解，并生成水。這個(gè)反應(yīng)本身是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物中的水也能吸收大量的熱，減慢了凝聚相內(nèi)溫度的上升，減緩了瀝青的分解，降低了體系溫度，達(dá)到阻燃目的。

溫拌技術(shù)是近年來(lái)逐步在全球發(fā)展的一種瀝青混合料技術(shù)。其主要目標(biāo)是“節(jié)能減排”，通過(guò)加入特殊的添加劑或水，或采用特殊的材料加工工藝，降低瀝青的粘性，使其可以在較低的溫度條件下壓實(shí)成型，并具有與其他條件相同的hma(熱拌)基本一樣的路用性能。現(xiàn)今，雖然溫拌、阻燃兩種技術(shù)的單獨(dú)應(yīng)用都已經(jīng)較為成熟，但兩者共同添加的情況較少，這其中可能存在相互影響問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，填補(bǔ)上述技術(shù)空白，本發(fā)明旨在提供一種溫拌阻燃改性瀝青混合料及其制備方法，其不但降低生產(chǎn)能耗、提高氧指數(shù)，而且改善施工環(huán)境、節(jié)能環(huán)保。

本發(fā)明溫拌阻燃改性瀝青混合料，其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成如下：

本發(fā)明溫拌阻燃改性瀝青混合料的制備方法，包括如下步驟：

首先將阻燃劑加入到熔融瀝青中，攪拌混合均勻(攪拌20-30min)獲得阻燃改性瀝青；將獲得的阻燃改性瀝青在攪拌下加入到加熱的粗細(xì)集料中，最后加入溫拌液和礦粉，攪拌混合均勻制得溫拌阻燃改性瀝青混合料。

所述瀝青為普通改性瀝青，即市售的5％sbs改性瀝青。熔融瀝青的溫度控制在155℃-165℃。

所述阻燃劑為重慶智翔公司生產(chǎn)的復(fù)合阻燃劑apfr。

所述粗細(xì)集料為常用筑路材料，粗細(xì)集料中粗集料和細(xì)集料之間的質(zhì)量比控制在13-15:5。

所述礦粉為普通常用礦粉。

所述溫拌液為evotherm生產(chǎn)的fdat-f6溫拌液，ph值為7.0-8.0。

所述溫拌液與瀝青的質(zhì)量比為5:95。

所制得的阻燃改性瀝青加熱并恒溫至175℃-180℃。

粗細(xì)集料的加熱溫度控制在135-140℃。

所述溫拌阻燃改性瀝青混合料的出料溫度控制在130℃-135℃。

本發(fā)明采用的dat-f6溫拌液是一種用于生產(chǎn)溫拌瀝青混凝土的添加劑。該產(chǎn)品具有改善瀝青混合料壓實(shí)工作性，減少老化，改善粘附的多種功能。可以把瀝青混合料拌合、攤鋪和碾壓溫度降低30-60℃。溫拌混合料特別適用于瀝青超薄罩面、長(zhǎng)大隧道施工及低溫施工。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

一方面同時(shí)具備了阻燃改性瀝青和溫拌改性瀝青的優(yōu)點(diǎn)，提高了瀝青的氧指數(shù)，在隧道中使用時(shí)可以減緩大火的燃燒；另一方面由于溫拌添加劑的效果其具有較低的拌合及攤鋪溫度，生產(chǎn)過(guò)程中降低損耗和改善路用性能同時(shí)也具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明溫拌阻燃改性瀝青混合料的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

初步選取重慶智翔公司生產(chǎn)的復(fù)合阻燃劑apfr和美德時(shí)維克公司的溫拌添加劑dat-f6溫拌液。下面將結(jié)合具體實(shí)例說(shuō)明阻燃劑和溫拌液各自的性能以及驗(yàn)證兩者在拌合過(guò)程中是否發(fā)生反應(yīng)，最后在檢驗(yàn)兩者共同混合后對(duì)路面性能的提升。

實(shí)施例1：

ⅰ-a實(shí)驗(yàn)用材料以四個(gè)馬歇爾試件用量為標(biāo)準(zhǔn)，具體配比按質(zhì)量份構(gòu)成如下：

apfr復(fù)合阻燃劑30.3份

dat-f6溫拌液5.5份

水26.6份

具體實(shí)施方法：

試驗(yàn)過(guò)程1：拌合dat-f6溫拌液，加熱使其溫度保持在60℃，測(cè)其ph值為7.20；向dat-f6溫拌液中加入apfr復(fù)合阻燃劑，用玻璃棒攪拌30s，稱(chēng)其質(zhì)量為62.4份，把拌好的的混合液放入125℃的烘箱中恒溫2h；取出混合液靜置使其溫度為60℃；向其中加入60℃的水，使其總質(zhì)量為62.4份，測(cè)其ph值為8.25。

試驗(yàn)過(guò)程2：將10.1份的水和apfr復(fù)合阻燃劑拌合并加熱，使其溫度保持在60℃，測(cè)得其ph值為8.37；將dat-f6溫拌液加入上述配合好的混合液中，用玻璃棒攪拌30s，稱(chēng)其質(zhì)量為33.5份，把拌合好的混合液放入125℃烘箱中保溫2h；取出混合液，并向其中加入60℃的水，使其總質(zhì)量仍為33.5份；靜置使混合液的溫度降為60℃，測(cè)得其ph值為8.26。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得，過(guò)程1和過(guò)程2中，由阻燃劑提供的物質(zhì)量分別為和；試驗(yàn)過(guò)程1和過(guò)程2最終得到的ph值分別為8.25和8.26。因此可得單從ph值考察dat-f6溫拌液和apfr復(fù)合阻燃劑的相容性知，他們可相容但不會(huì)發(fā)生相互間的酸堿反應(yīng)。

ⅰ-b材料用量以車(chē)轍板實(shí)驗(yàn)用量為標(biāo)準(zhǔn)，具體配比按質(zhì)量份構(gòu)成如下：

具體實(shí)施方法：

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：稱(chēng)取鋼鍋的質(zhì)量563.3份，稱(chēng)取復(fù)合阻燃劑33.8份放入鋼鍋中；稱(chēng)取dat-f6溫拌液5.7份，加入水至總質(zhì)量為67.5份；將dat-f6溫拌液與水的混合液加入鋼鍋中，置于電爐上進(jìn)行烘烤，邊烤邊攪拌，同時(shí)用紅外溫度儀檢測(cè)溫度，控制溫度不得超過(guò)200℃(一般改性瀝青混合料施工中的加熱溫度不會(huì)超過(guò)200℃)；待完全烘干后，降溫至室溫，秤取剩余物料連同鋼鍋的總重，扣除鋼鍋重后得到烘烤后復(fù)合阻燃劑、dat-f6的總重為39.4份；重復(fù)以上步驟得到第二次烘烤后復(fù)合阻燃劑、dat-f6的總重為39.7g；重復(fù)步驟得到第三次烘烤后復(fù)合阻燃劑、dat-f6的總重為39.9份。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，烘烤之前復(fù)合阻燃劑和dat-f6溫拌液的總重為39.5份，三次烘烤后其總重分別為39.4份、39.7份、39.9份，可見(jiàn)烘烤前后復(fù)合阻燃劑、dat-f6總重基本沒(méi)有發(fā)生變化。復(fù)合阻燃劑、dat-f6經(jīng)烘烤之后不會(huì)發(fā)生質(zhì)量損失。

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可判斷，在拌合生產(chǎn)以及瀝青混合料在運(yùn)輸、攤鋪、碾壓過(guò)程中將不會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，即不存在相容性問(wèn)題。

實(shí)施例2：

將0.25質(zhì)量份復(fù)合阻燃劑apfr加入到5質(zhì)量份熔融瀝青中，攪拌混合20-30min獲得阻燃改性瀝青。

本實(shí)施例中，所采用普通改性瀝青為5％sbs改性瀝青，所采用瀝青為70#瀝青，攪拌時(shí)所采用的轉(zhuǎn)子型號(hào)為lvd-ⅱ，轉(zhuǎn)速為100rpm。所采用的溫度分別為95℃、135℃、155℃、175℃。

得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表如下：

表1：普通改性瀝青和復(fù)合阻燃改性瀝青技術(shù)指標(biāo)

從表1可知，除衡量阻燃性?xún)?yōu)劣的指標(biāo)的氧指數(shù)比普通改性瀝青材料有明顯增大以外，阻燃改性瀝青材料的其他指標(biāo)與普通改性瀝青材料均基本接近。

dat-f6溫拌液可以使瀝青混合料拌合、攤鋪和碾壓溫度降低30-60℃，其對(duì)粘度影響數(shù)據(jù)如下：

表2：基質(zhì)瀝青加入溫拌液前后的粘度

表3：阻燃改性瀝青加入溫拌液前后的粘度

由表2、表3可知，基質(zhì)瀝青和阻燃改性瀝青在加入溫拌液后，粘度均有明顯的下降。

實(shí)施例3：

通過(guò)室內(nèi)馬歇爾試件可測(cè)得中面層ac-20的最佳油石比為4.1％，上面層ac-13的最佳油石比為5.0％。最佳油石比下的瀝青混合料的拌合步驟如下：

取50ml燒杯或者紙杯，充分濕潤(rùn)后，按照配比量稱(chēng)取各原料；將粗細(xì)集料加熱至135-140℃(加熱溫度一般比出料溫度高10-20℃)，將加熱好的粗細(xì)集料(需要時(shí)加纖維)放入預(yù)熱好的拌合鍋并干拌；用拌鏟將干拌后的粗細(xì)集料拉成一斜面，露出拌鍋底部；將155-165℃下的熔融瀝青(溫度與熱拌同)倒入露出來(lái)的拌鍋底部；攪拌槳下降，降到正好可以將燒杯探入的位置，將溫拌液倒在瀝青液面上，盡量避免倒在粗細(xì)集料上，降下攪拌槳開(kāi)始攪拌，攪拌時(shí)間為2min；略微升起攪拌槳，倒入礦粉(不加熱)，再次攪拌(一般不多于1min)；出料，出料溫度一般比同型號(hào)的熱板混合料低30-60℃；混合料在設(shè)定的擊實(shí)溫度(一般比同型號(hào)的熱拌混合料低30-60℃)條件下恒溫2h后擊實(shí)，對(duì)于骨架型級(jí)配，成型方法采用旋轉(zhuǎn)擊實(shí)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

表4ac-20礦料配合比及油石比

表5ac-13礦料配合比及油石比

最佳油石比下的ac-20瀝青混合料性能檢驗(yàn)：

①水穩(wěn)定性檢測(cè)

采用規(guī)定條件下和非規(guī)定條件下的凍融劈裂試驗(yàn)兩種實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行5組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)用馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)各50次，每組試件數(shù)目不少于8個(gè)。首先測(cè)定試件的各項(xiàng)物理指標(biāo)，然后隨機(jī)將試件分成兩份，每份數(shù)目不少于4個(gè)。將第一份試件室溫保存?zhèn)溆茫硪环菰嚰匆?guī)范飽水實(shí)驗(yàn)法真空飽水，取出試件放入塑料袋中加入10ml的水扎緊，在-18℃±2℃下，冷凍16h±1h。接下來(lái)取出袋中試件并將兩份試件置入25℃±2℃水中至少2h。最后取出試件，按規(guī)范進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，得到最大荷載。

表6ac-20凍融劈裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果

②高溫性能檢測(cè)

首先將試件連同試模儀器置于60℃±1℃的恒溫室中至少5h但不多于24h，并在試驗(yàn)輪不行走的部位上粘貼熱電隅溫度計(jì)。然后將試件連同試模置于輪轍試驗(yàn)機(jī)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，保證行走方向與試件碾壓方向一致。開(kāi)動(dòng)車(chē)轍變形記錄儀，啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，使車(chē)輪往返新鄒1h或最大變形達(dá)到25mm為止。記錄變形曲線(xiàn)和實(shí)驗(yàn)溫度。

表7ac-20車(chē)轍實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總表

最佳油石比下的ac-13瀝青混合料性能檢驗(yàn)：

①水穩(wěn)定性檢測(cè)(實(shí)驗(yàn)過(guò)程同ac-20所進(jìn)行實(shí)驗(yàn))

表8ac-13凍融劈裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果

②高溫性能檢測(cè)(實(shí)驗(yàn)過(guò)程同ac-20所進(jìn)行實(shí)驗(yàn))

表9ac-13車(chē)轍實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總表

通過(guò)以上表格可以得出，在最佳油石比下，該溫拌阻燃瀝青混合料氧指數(shù)較普通改性瀝青有較大提升，具有較好的阻燃抑煙效果，其針入度、延度、軟化點(diǎn)都達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，同時(shí)也大大降低了混合料的拌合溫度。而且該混合料在性能測(cè)試中也具有較好的實(shí)用性，低溫、高溫穩(wěn)定性都較好。各項(xiàng)性能也滿(mǎn)足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，在道路材料的應(yīng)用領(lǐng)域具有良好的前景。