本发明涉及改性沥青技术领域，特别涉及一种无机阻燃改性沥青及其制备工艺。
背景技术：
伴随着我国高速公路的迅猛发展，公路隧道的数量也在不断增加。目前，国内大多数隧道路面普遍采用水泥混凝土或沥青进行铺装，相对于水泥混凝土路面，沥青混凝土路面具有行车舒适、行车噪音低、抗滑性好和易维修等特点。因此，沥青混凝土在路面及桥面铺装中逐渐代替水泥混凝土是一种趋势。但沥青作为一种有机类混合物，在一定的条件下具有可燃性，一旦发生车辆火灾，沥青路面也会同时起火或生成浓烟，从而在无形之中加重了抢险救灾和人员逃生的难度。
现有技术采取在沥青混凝土中添加阻燃添加剂，通过其和沥青中可燃有机化合物燃烧时所分解产生物质发生反应，从而减缓或终止燃烧的链式反应，达到阻燃的目的。然而，现有阻燃改性沥青中多添加卤系阻燃剂，由于卤系阻燃剂在燃烧时产生大量的烟雾和卤化氢气体(hcl或hbr等)，这些有毒有害卤化氢气体在隧道中久久不能散去，加重了抢险救灾和人员逃生的难度。
技术实现要素：
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种环保、无毒无害的无机阻燃改性沥青，其能够在道路火灾中有效减少路面燃烧的温度及有效避免燃烧过程中产生过多烟尘；
本发明还有一个目的是提供一种环保、无毒无害的无机阻燃改性沥青的制备方法，其能够为无机阻燃改性沥青发挥最大效能提供有效制备工艺。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种无机阻燃改性沥青，按重量份数计，包括以下组分：
组分a：基质沥青28-34份、可膨胀石墨4-6份、硼酸锌1-3份、
阻燃胶2-6份、粒径不大于8mm的碎石料90-104份、
氢氧化铝1-3份、碳纤维2-6份、沸石6-12份；
组分b：重交通道路沥青38-45份、基质沥青25-32份、
粒径不大于12mm的碎石料60-70份、膨胀蛭石10-15份、
蛭石5-10份、阻燃胶3-5份、氢氧化镁1-3份、
金属纤维3-7份、沸石10-18份；
其中，在铺设施工中，将分别制备获得的组分a和组分b分层铺设在路面上，且组分b铺设在组分a的上方，组分b的铺设厚度为1-3cm，组分a的铺设厚度至少4cm。
优选的是，按重量份数计，包括以下组分：
组分a：基质沥青28-30份、可膨胀石墨4-5份、硼酸锌1-2份、
阻燃胶4-6份、粒径不大于8mm的碎石料100-104份、
氢氧化铝1-2份、碳纤维5-6份、粒径为2-5mm的沸石8-10份、
沸石粉1-2份；
组分b：重交通道路沥青42-45份、基质沥青30-32份、
粒径不大于12mm的碎石料65-70份、膨胀蛭石13-15份、
蛭石8-10份、阻燃胶5份、氢氧化镁2-3份、
金属纤维3-5份、粒径为1-4mm的沸石16-18份、
沸石粉3-5份；
其中，在铺设施工中，将分别制备获得的组分a和组分b分层铺设在路面上，且组分b铺设在组分a的上方，组分b的铺设厚度为1cm，组分a的铺设厚度为4cm。
优选的是，按重量份数计，组分a中粒径不大于8mm的碎石料包括粒径为4-8mm的碎石22-26份、粒径为2-4.5mm的机制砂10-14份和水泥粉8-12份。
优选的是，组分b中粒径不大于12mm的碎石料包括粒径为5-12mm的碎石18-22份、粒径为4-8mm的碎石10-13份、粒径为2-4.5mm的机制砂12-15份和矿粉10-15份。
优选的是，所述碳纤维为经质量百分数为1％的苯亚磺酸钠盐溶液浸泡处理10-20min后，烘干处理制得。
优选的是，组分a中沸石粒径为3-4mm；组分b中沸石粒径为1-2mm的沸石。
一种无机阻燃改性沥青的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、制备组分a：按重量份数计，将沸石粉、沸石和阻燃胶混合均匀后制备获得混合填料ⅰ，备用；
步骤二、按重量份数，将氢氧化铝、可膨胀石墨、硼酸锌和碳纤维混合均匀后制备获得混合填料ⅱ，备用；
步骤三、在沥青贮存罐a中将基质沥青融溶并加热至95～110℃，在1000～1200r/min速度下恒温搅拌剪切处理30～40分钟；
步骤四、将沥青贮存罐a中的基质沥青升温至150～160℃，在1000～1200r/min速度下搅拌剪切，同时向沥青贮存罐a的基质沥青中加入按重量份数计的粒径不大于8mm的碎石料，保温搅拌30～40分钟；
步骤五、将混合填料ⅱ加入沥青储存罐a中，保温搅拌40～48分钟，将基质沥青降温至80-100℃后，向其中加入混合填料ⅰ，保温搅拌10-15min制得组分a，备用；
步骤六、制备组分b：按重量份数计，将沸石粉、沸石和阻燃胶混合均匀后制备获得混合填料ⅲ，备用；
步骤七、按重量份数，将氢氧化镁、蛭石、膨胀蛭石和金属纤维混合均匀后制备获得混合填料ⅳ，备用；
步骤八、按重量份数，在沥青贮存罐b中将重交通道路沥青和基质沥青融溶并加热至95～110℃后恒温搅拌处理30～40分钟制得混合沥青；
步骤九、将沥青贮存罐b中的混合沥青升温至150～160℃，在1000～1200r/min速度下搅拌剪切，同时向沥青贮存罐b的混合沥青中加入按重量份数计的粒径不大于12mm的碎石料，保温搅拌30～40分钟；
步骤十、将混合填料ⅳ加入沥青储存罐b中，保温搅拌40～48分钟，将混合沥青降温至80-100℃后，向其中加入混合填料ⅲ，在1000～1200r/min速度下搅拌剪切10-15min制得组分b，备用；
其中，在铺设施工前，将制备获得的组分a和组分b分别升温至120-130℃，在1000～1200r/min速度下保温搅拌剪切8-15min；
在铺设施工中，将组分a和组分b分层铺设在路面上，且组分b铺设在组分a的上方，组分b的铺设厚度为1cm，组分a的铺设厚度为4cm。
优选的是，所述步骤四中、将沥青贮存罐a中的基质沥青升温至160℃，在1100r/min速度下搅拌剪切，同时向沥青贮存罐a的基质沥青中加入按重量份数计的粒径不大于8mm的碎石料，保温搅拌30分钟。
优选的是，所述步骤九中、将沥青贮存罐b中的混合沥青升温至150℃，在1200r/min速度下搅拌剪切，同时向沥青贮存罐b的混合沥青中加入按重量份数计的粒径不大于12mm的碎石料，保温搅拌40分钟。
优选的是，所述步骤十中、将混合填料ⅳ加入沥青储存罐b中，保温搅拌48分钟，将基质沥青降温至100℃后，向其中加入混合填料ⅲ，在1000r/min速度下搅拌剪切15min制得组分b，备用。
本发明至少包括以下有益效果：
制备将沸石粉、沸石和阻燃胶混合均匀，将沸石通过沸石粉和阻燃胶包裹住，避免其与高温的基质沥青混合时沸腾，避免其消耗过多；
将氢氧化铝、可膨胀石墨、硼酸锌和碳纤维混合可以均匀后制备获得混合填料ⅱ，备用；
组分a和组分b中加入碎石料的粒径不同，组分b的较大粒径的碎石料层增加了沥青路面的率，提高泄露燃油的扩散和渗漏速度，避免燃油过于集中，引起局部燃烧温度过高，降低整体沥青路面的燃烧温度；
在起火燃烧时，组分b中的氢氧化镁和阻燃胶首先起到阻燃作用，与此同时，膨化蛭石对产生的烟气进行一定的吸附，而沸石经加热产生大量水蒸气，对路面进行一定的降温处理，并且水蒸气可以与产生的烟气进行充分混合并吸附在膨化蛭石上；随着温度的逐渐升高部分蛭石持续发生膨化，在路面沥青层形成较厚的吸附层，延长对烟气的吸附效果；金属纤维将热量逐渐输送至下层的组分a中，组分a中的沸石接连提供更多水蒸气，可膨胀石墨和碳纤维对后续产生烟气也起到更好的辅助吸附作用，有效减少路面起火产生的烟气，此外氢氧化铝、硼酸锌和阻燃胶等还能起到有效的阻燃作用，降低烟尘产生量；
综上所述，本发明中由于选用的协同阻燃剂配比合适，效果好，氧指数和阻燃效率均获得明显提高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
一种无机阻燃改性沥青，按重量份数计，包括以下组分：
组分a：基质沥青28份、可膨胀石墨4份、硼酸锌1份、
阻燃胶2份、粒径不大于8mm的碎石料90份、
氢氧化铝1份、碳纤维2份、沸石6份；
组分b：重交通道路沥青38份、基质沥青25份、
粒径不大于12mm的碎石料60份、膨胀蛭石10份、
蛭石5份、阻燃胶3份、氢氧化镁1份、
金属纤维3份、沸石10份；
其中，在铺设施工中，将分别制备获得的组分a和组分b分层铺设在路面上，且组分b铺设在组分a的上方，组分b的铺设厚度为1cm，组分a的铺设厚度4cm；
按重量份数计，组分a中粒径不大于8mm的碎石料包括粒径为4-8mm的碎石22份、粒径为2mm的机制砂10份和水泥粉8份；
组分b中粒径不大于12mm的碎石料包括粒径为12mm的碎石22份、粒径为8mm的碎石10份、粒径为4.5mm的机制砂15份和矿粉10份；
所述碳纤维为经质量百分数为1％的苯亚磺酸钠盐溶液浸泡处理10-20min后，烘干处理制得。
实施例2
一种无机阻燃改性沥青，按重量份数计，包括以下组分：
组分a：基质沥青30份、可膨胀石墨5份、硼酸锌2份、
阻燃胶6份、粒径不大于8mm的碎石料100份、
氢氧化铝2份、碳纤维6份、粒径为2-5mm的沸石10份、沸
石粉2份；
组分b：重交通道路沥青45份、基质沥青32份、
粒径不大于12mm的碎石料70份、膨胀蛭石15份、
蛭石10份、阻燃胶5份、氢氧化镁3份、
金属纤维5份、粒径为4mm的沸石18份、
沸石粉5份；
其中，在铺设施工中，将分别制备获得的组分a和组分b分层铺设在路面上，且组分b铺设在组分a的上方，组分b的铺设厚度为2cm，组分a的铺设厚度为5cm；
按重量份数计，组分a中粒径不大于8mm的碎石料包括粒径为8mm的碎石26份、粒径为4.5mm的机制砂14份和水泥粉12份；
组分b中粒径不大于12mm的碎石料包括粒径为12mm的碎石22份、粒径为8mm的碎石13份、粒径为4.5mm的机制砂15份和矿粉15份；
所述碳纤维为经质量百分数为1％的苯亚磺酸钠盐溶液浸泡处理10-20min后，烘干处理制得。
实施例3
一种无机阻燃改性沥青，按重量份数计，包括以下组分：
组分a：基质沥青34份、可膨胀石墨6份、硼酸锌3份、
阻燃胶6份、粒径不大于8mm的碎石料104份、
氢氧化铝3份、碳纤维6份、沸石12份；
组分b：重交通道路沥青45份、基质沥青32份、
粒径不大于12mm的碎石料70份、膨胀蛭石15份、
蛭石10份、阻燃胶5份、氢氧化镁3份、
金属纤维7份、沸石18份；
其中，在铺设施工中，将分别制备获得的组分a和组分b分层铺设在路面上，且组分b铺设在组分a的上方，组分b的铺设厚度为3cm，组分a的铺设厚度6cm；按重量份数计，组分a中粒径不大于8mm的碎石料包括粒径为4mm的碎石24份、粒径为2mm的机制砂10份和水泥粉10份；
组分b中粒径不大于12mm的碎石料包括粒径为9mm的碎石20份、粒径为6mm的碎石11份、粒径为3.5mm的机制砂13份和矿粉13份；
所述碳纤维为经质量百分数为1％的苯亚磺酸钠盐溶液浸泡处理10-20min后，烘干处理制得。
实施例4
一种无机阻燃改性沥青的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、制备组分a：按重量份数计，将沸石粉、沸石和阻燃胶混合均匀后制备获得混合填料ⅰ，备用；
步骤二、按重量份数，将氢氧化铝、可膨胀石墨、硼酸锌和碳纤维混合均匀后制备获得混合填料ⅱ，备用；
步骤三、在沥青贮存罐a中将基质沥青融溶并加热至95～110℃，在1000～1200r/min速度下恒温搅拌剪切处理30～40分钟；
步骤四、将沥青贮存罐a中的基质沥青升温至150～160℃，在1000～1200r/min速度下搅拌剪切，同时向沥青贮存罐a的基质沥青中加入按重量份数计的粒径不大于8mm的碎石料，保温搅拌30～40分钟；
步骤五、将混合填料ⅱ加入沥青储存罐a中，保温搅拌40～48分钟，将基质沥青降温至80-100℃后，向其中加入混合填料ⅰ，保温搅拌10-15min制得组分a，备用；
步骤六、制备组分b：按重量份数计，将沸石粉、沸石和阻燃胶混合均匀后制备获得混合填料ⅲ，备用；
步骤七、按重量份数，将氢氧化镁、蛭石、膨胀蛭石和金属纤维混合均匀后制备获得混合填料ⅳ，备用；
步骤八、按重量份数，在沥青贮存罐b中将重交通道路沥青和基质沥青融溶并加热至95～110℃后恒温搅拌处理30～40分钟制得混合沥青；
步骤九、将沥青贮存罐b中的混合沥青升温至150～160℃，在1000～1200r/min速度下搅拌剪切，同时向沥青贮存罐b的混合沥青中加入按重量份数计的粒径不大于12mm的碎石料，保温搅拌30～40分钟；
步骤十、将混合填料ⅳ加入沥青储存罐b中，保温搅拌40～48分钟，将混合沥青降温至80-100℃后，向其中加入混合填料ⅲ，在1000～1200r/min速度下搅拌剪切10-15min制得组分b，备用；
其中，在铺设施工前，将制备获得的组分a和组分b分别升温至120-130℃，在1000～1200r/min速度下保温搅拌剪切8-15min；
在铺设施工中，将组分a和组分b分层铺设在路面上，组分a和组分b分层铺设的时间间隔不超过10min，且组分b铺设在组分a的上方，组分b的铺设厚度为1cm，组分a的铺设厚度为4cm。
无机阻燃改性沥青的制备工艺中，所述步骤四中、将沥青贮存罐a中的基质沥青升温至160℃，在1100r/min速度下搅拌剪切，同时向沥青贮存罐a的基质沥青中加入按重量份数计的粒径不大于8mm的碎石料，保温搅拌30分钟。
无机阻燃改性沥青的制备工艺中，所述步骤九中、将沥青贮存罐b中的混合沥青升温至150℃，在1200r/min速度下搅拌剪切，同时向沥青贮存罐b的混合沥青中加入按重量份数计的粒径不大于12mm的碎石料，保温搅拌40分钟。
无机阻燃改性沥青的制备工艺中，所述步骤十中、将混合填料ⅳ加入沥青储存罐b中，保温搅拌48分钟，将基质沥青降温至100℃后，向其中加入混合填料ⅲ，在1000r/min速度下搅拌剪切15min制得组分b，备用。
采用实施例4第一个方案中的方法，并应用实施例1-3中各组分的重量份制备无机改性沥青的组分a、组分b，并对改性沥青进行性能检测，检测结果如下表所示，
其中，除氧指数明显高于普通改性沥青(氧指数为19)外，其他几个性能指标与普通改性沥青接近，说明本发明的无机阻燃改性沥青既具有优良的阻燃性，又具有优良的高、低温吸能和抗老化性能，适合隧道路面铺装。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离说明书及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。