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)：

國內(nèi)外調(diào)查表明，瀝青路面不僅會參與火災(zāi)的產(chǎn)生與發(fā)展，同時在火焰的炙烤下也會發(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，是高等級公路的首選路面結(jié)構(gòu)形式，我國絕大多數(shù)高等級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)到了對瀝青阻燃改性的目的。硅系阻燃劑主要通過游離基機理來達(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，此時抑煙劑也開始分解，抑制煙霧生成。同時鋁系阻燃劑發(fā)生分解，并生成水。這個反應(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?，F(xiàn)今，雖然溫拌、阻燃兩種技術(shù)的單獨應(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題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，填補上述技術(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工作性，減少老化，改善粘附的多種功能?？梢园褳r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：

一方面同時具備了阻燃改性瀝青和溫拌改性瀝青的優(yōu)點，提高了瀝青的氧指數(shù)，在隧道中使用時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)過程中降低損耗和改善路用性能同時也具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。

附圖說明

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。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

初步選取重慶智翔公司生產(chǎn)的復(fù)合阻燃劑apfr和美德時維克公司的溫拌添加劑dat-f6溫拌液。下面將結(jié)合具體實例說明阻燃劑和溫拌液各自的性能以及驗證兩者在拌合過程中是否發(fā)生反應(yīng)，最后在檢驗兩者共同混合后對路面性能的提升。

實施例1：

ⅰ-a實驗用材料以四個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

具體實施方法：

試驗過程1：拌合dat-f6溫拌液，加熱使其溫度保持在60℃，測其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，測其ph值為8.25。

試驗過程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℃，測得其ph值為8.26。

實驗結(jié)果可得，過程1和過程2中，由阻燃劑提供的物質(zhì)量分別為和；試驗過程1和過程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，他們可相容但不會發(fā)生相互間的酸堿反應(yīng)。

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

具體實施方法：

實驗過程：稱取鋼鍋的質(zhì)量563.3份，稱取復(fù)合阻燃劑33.8份放入鋼鍋中；稱取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，同時用紅外溫度儀檢測溫度，控制溫度不得超過200℃(一般改性瀝青混合料施工中的加熱溫度不會超過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。

實驗結(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，可見烘烤前后復(fù)合阻燃劑、dat-f6總重基本沒有發(fā)生變化。復(fù)合阻燃劑、dat-f6經(jīng)烘烤之后不會發(fā)生質(zhì)量損失。

綜合上述實驗結(jié)果可判斷，在拌合生產(chǎn)以及瀝青混合料在運輸、攤鋪、碾壓過程中將不會產(chǎn)生反應(yīng)，即不存在相容性問題。

實施例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，攪拌時所采用的轉(zhuǎn)子型號為lvd-ⅱ，轉(zhuǎn)速為100rpm。所采用的溫度分別為95℃、135℃、155℃、175℃。

得實驗數(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，除衡量阻燃性優(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。

實施例3：

通過室內(nèi)馬歇爾試件可測得中面層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，充分濕潤后，按照配比量稱取各原料；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，降下攪拌槳開始攪拌，攪拌時間為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的熱板混合料低30-60℃；混合料在設(shè)定的擊實溫度(一般比同型號的熱拌混合料低30-60℃)條件下恒溫2h后擊實，對于骨架型級配，成型方法采用旋轉(zhuǎn)擊實。

實驗數(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：

①水穩(wěn)定性檢測

采用規(guī)定條件下和非規(guī)定條件下的凍融劈裂試驗兩種實驗。進(jìn)行5組實驗，每組實驗用馬歇爾擊實儀雙面擊實各50次，每組試件數(shù)目不少于8個。首先測定試件的各項物理指標(biāo)，然后隨機將試件分成兩份，每份數(shù)目不少于4個。將第一份試件室溫保存?zhèn)溆茫硪环菰嚰匆?guī)范飽水實驗法真空飽水，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，得到最大荷載。

表6ac-20凍融劈裂實驗結(jié)果

②高溫性能檢測

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，并在試驗輪不行走的部位上粘貼熱電隅溫度計。然后將試件連同試模置于輪轍試驗機的實驗臺上，保證行走方向與試件碾壓方向一致。開動車轍變形記錄儀，啟動試驗機，使車輪往返新鄒1h或最大變形達(dá)到25mm為止。記錄變形曲線和實驗溫度。

表7ac-20車轍實驗結(jié)果匯總表

最佳油石比下的ac-13瀝青混合料性能檢驗：

①水穩(wěn)定性檢測(實驗過程同ac-20所進(jìn)行實驗)

表8ac-13凍融劈裂實驗結(jié)果

②高溫性能檢測(實驗過程同ac-20所進(jìn)行實驗)

表9ac-13車轍實驗結(jié)果匯總表

通過以上表格可以得出，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、軟化點都達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，同時也大大降低了混合料的拌合溫度。而且該混合料在性能測試中也具有較好的實用性，低溫、高溫穩(wěn)定性都較好。各項性能也滿足《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。