一種水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料及其制備和設計方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種綠色環(huán)保阻燃材料技術(shù)領域，具體設計一種水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青 混合料及其制備和設計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著瀝青混合料溫拌技術(shù)和阻燃技術(shù)的發(fā)展，許多研宄人員和工程技術(shù)人員開始 嘗試把瀝青混合料溫拌技術(shù)和阻燃技術(shù)相互結(jié)合，應用于隧道瀝青路面施工。由于隧道空 間密閉狹小，利用阻燃技術(shù)可以增加隧道事故發(fā)生時的安全系數(shù)和減少人員的傷亡；利用 溫拌技術(shù)，可以起到節(jié)能減排、保護環(huán)境的作用，同時可以減少對施工人員身體健康的危 害，因此瀝青混合料溫拌技術(shù)和阻燃技術(shù)相互結(jié)合將會具有廣闊的應用前景。
[0003] 但是，目前溫拌阻燃瀝青混合料在隧道路面施工中的應用，主要局限于添加化學 溫拌劑的溫拌技術(shù)和阻燃瀝青混合料制備技術(shù)的結(jié)合。利用添加化學溫拌劑的方法雖然實 現(xiàn)了降低阻燃瀝青混合料的拌合與施工溫度，但是此種方法價格昂貴，大大增加了工程造 價，而且由于技術(shù)保密等原因，很多化學添加劑的成分尚不明確，化學溫拌劑與瀝青和阻燃 劑之間是否會發(fā)生化學反應，會不會影響到任何一方材料的功效發(fā)揮以及長期性能等問題 不甚明了。因此，有必要另辟蹊徑，尋找新的溫拌技術(shù)與阻燃瀝青混合料技術(shù)的結(jié)合，解決 目前傳統(tǒng)技術(shù)所具有的不可克服的缺點。
[0004] 由于溫拌瀝青混合料設計還沒有形成一個統(tǒng)一的設計體系標準與方法，目前也主 要采用馬歇爾設計方法。但是傳統(tǒng)的馬歇爾設計方法應用于溫拌瀝青混合料設計方面有 許多不足，主要表現(xiàn)在：（1)采用化學溫拌劑后的瀝青混合料，其拌合與施工溫度的確定主 要是根據(jù)生廠廠家提供的數(shù)據(jù)和依賴于以往經(jīng)驗，在混合料溫拌施工方面具有巨大的局限 性；（2)根據(jù)有關(guān)研宄表明，采用傳統(tǒng)馬歇爾瀝青混合料設計方法設計溫拌阻燃瀝青混合 料，將會導致較大的瀝青用量，從而與降低工程造價的宗旨相違背。綜合上述問題，如果采 用傳統(tǒng)的馬歇爾瀝青混合料設計方法，溫拌瀝青混合料的節(jié)能減排效果沒有得到充分的發(fā) 揮，同時降低工程造價方面也收效甚微，因此，尋找合適的溫拌阻燃瀝青混合料設計方法已 是勢在必行。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題的局限性，本發(fā)明由此而來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的是：提供一種水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料及其制備方法，綜合利用了 水發(fā)泡瀝青溫拌技術(shù)與瀝青阻燃技術(shù)，有效降低了瀝青路面的施工溫度，增加了隧道瀝青 路面的安全系數(shù)，充分體現(xiàn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保、降低工程造價，改進隧道阻燃瀝青路面溫 拌施工技術(shù)等優(yōu)點；同時還提出了一種水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料的設計方法，利用基準 配合比和技術(shù)指標等效設計概念，對傳統(tǒng)溫拌阻燃瀝青混合料設計方法進行了改進，為水 發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料的設計提供了依據(jù)，填補了水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料設計方法 的空白。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料，所述水發(fā)泡溫拌阻燃瀝 青混合料的原料組分包括無機阻燃劑，集料，礦粉，以及水發(fā)泡瀝青；其中所述無機阻燃劑 的質(zhì)量為混合料總質(zhì)量的〇. 105~0. 36% ;
[0008] 所述集料的質(zhì)量為混合料總質(zhì)量的83. 7~95. 5% ;
[0009] 所述礦粉的質(zhì)量為混合料總質(zhì)量的0. 94~10. 6% ;
[0010] 所述水發(fā)泡瀝青的質(zhì)量為混合料總質(zhì)量的3. 5~6. 0%。
[0011] 上述水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料的制備方法，包括以下步驟：
[0012] (1)集料處理：將石料進行破碎分級后，145~170°C烘干加熱；
[0013] (2)設定拌合溫度120~155°C，并預熱拌合鍋，然后把集料放入拌合鍋中，干拌 20 ~30s ;
[0014] (3)水發(fā)泡瀝青的制備：加熱瀝青，使瀝青有足夠的流動性，打開氣閥和水閥，設 定發(fā)泡設備溫度為150~170°C，氣壓lOObar，加入1. 5%~2%的水，將瀝青加入發(fā)泡設備 內(nèi)，啟動設備，讓瀝青充分發(fā)泡，膨脹率不小于10%，半衰期不小于8s，得到水發(fā)泡瀝青；
[0015] (4)將步驟（3)得到的水發(fā)泡瀝青和步驟（2)中的集料初步拌合得到混合料，其中 拌合溫度為120~155°C，拌合時間為30~60s ;
[0016] (5)將無機阻燃劑和礦粉加入步驟⑷中得到的混合料中，然后在溫度120~ 155°C下拌合30~60s，出料得到水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料。
[0017] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟（3)中所述瀝青為改性瀝青或基質(zhì)瀝青，對于改 性瀝青預先加熱到至少145°C，對于基質(zhì)瀝青預先加熱到至少135°C。
[0018] 上述水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料的設計方法，包括以下步驟：
[0019] (1)首先確定熱拌阻燃瀝青混合料的集料級配組成、無機阻燃劑摻量以及作為基 準的拌合與擊實溫度，然后在基準拌合溫度下制備多種瀝青用量的熱拌阻燃瀝青混合料， 并分別在基準擊實溫度下進行馬歇爾擊實，之后通過馬歇爾體積指標測試確定最佳瀝青用 量，再對最佳瀝青用量的熱拌阻燃瀝青混合料進行路用性能指標測試，完成熱拌阻燃瀝青 混合料的配合比設計，該配合比即為水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料的基準配合比；
[0020] (2)采用與步驟（1) 一致的集料級配組成、無機阻燃劑摻量，拌合與擊實溫度在步 驟（1)所述的基準溫度上分別降低10~15°c、15~20°C、20~30°C、30~40°C，并利用用 量為步驟（1)確定的最佳瀝青用量的水發(fā)泡瀝青，制備不同拌合與擊實溫度下的水發(fā)泡溫 拌阻燃瀝青混合料，然后分別進行馬歇爾擊實，并進行馬歇爾體積指標和路用性能指標測 試；
[0021] (3)根據(jù)技術(shù)指標等效原則，當在步驟（2)中某一臨界拌合與擊實溫度下的馬歇 爾體積指標和路用性能指標與步驟（1)中最佳瀝青用量的熱拌阻燃瀝青混合料的馬歇爾 體積指標和路用性能指標相比，若滿足交通行業(yè)技術(shù)標準要求，則此臨界拌合與擊實溫度 即為水發(fā)泡溫拌阻燃瀝青混合料的拌合與擊實溫度。
[0022] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述路用性能指標測試包括水穩(wěn)定性測試、車轍測試和小 梁低溫彎曲測試。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0024] (1)本發(fā)明水發(fā)泡