一种水发泡温拌阻燃沥青混合料及其制备和设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种绿色环保阻燃材料技术领域，具体设计一种水发泡温拌阻燃沥青 混合料及其制备和设计方法。
【背景技术】
[0002] 随着沥青混合料温拌技术和阻燃技术的发展，许多研宄人员和工程技术人员开始 尝试把沥青混合料温拌技术和阻燃技术相互结合，应用于隧道沥青路面施工。由于隧道空 间密闭狭小，利用阻燃技术可以增加隧道事故发生时的安全系数和减少人员的伤亡；利用 温拌技术，可以起到节能减排、保护环境的作用，同时可以减少对施工人员身体健康的危 害，因此沥青混合料温拌技术和阻燃技术相互结合将会具有广阔的应用前景。
[0003] 但是，目前温拌阻燃沥青混合料在隧道路面施工中的应用，主要局限于添加化学 温拌剂的温拌技术和阻燃沥青混合料制备技术的结合。利用添加化学温拌剂的方法虽然实 现了降低阻燃沥青混合料的拌合与施工温度，但是此种方法价格昂贵，大大增加了工程造 价，而且由于技术保密等原因，很多化学添加剂的成分尚不明确，化学温拌剂与沥青和阻燃 剂之间是否会发生化学反应，会不会影响到任何一方材料的功效发挥以及长期性能等问题 不甚明了。因此，有必要另辟蹊径，寻找新的温拌技术与阻燃沥青混合料技术的结合，解决 目前传统技术所具有的不可克服的缺点。
[0004] 由于温拌沥青混合料设计还没有形成一个统一的设计体系标准与方法，目前也主 要采用马歇尔设计方法。但是传统的马歇尔设计方法应用于温拌沥青混合料设计方面有 许多不足，主要表现在：（1)采用化学温拌剂后的沥青混合料，其拌合与施工温度的确定主 要是根据生厂厂家提供的数据和依赖于以往经验，在混合料温拌施工方面具有巨大的局限 性；（2)根据有关研宄表明，采用传统马歇尔沥青混合料设计方法设计温拌阻燃沥青混合 料，将会导致较大的沥青用量，从而与降低工程造价的宗旨相违背。综合上述问题，如果采 用传统的马歇尔沥青混合料设计方法，温拌沥青混合料的节能减排效果没有得到充分的发 挥，同时降低工程造价方面也收效甚微，因此，寻找合适的温拌阻燃沥青混合料设计方法已 是势在必行。
[0005] 为了解决上述技术问题的局限性，本发明由此而来。
【发明内容】
[0006] 本发明目的是：提供一种水发泡温拌阻燃沥青混合料及其制备方法，综合利用了 水发泡沥青温拌技术与沥青阻燃技术，有效降低了沥青路面的施工温度，增加了隧道沥青 路面的安全系数，充分体现节能减排、绿色环保、降低工程造价，改进隧道阻燃沥青路面温 拌施工技术等优点；同时还提出了一种水发泡温拌阻燃沥青混合料的设计方法，利用基准 配合比和技术指标等效设计概念，对传统温拌阻燃沥青混合料设计方法进行了改进，为水 发泡温拌阻燃沥青混合料的设计提供了依据，填补了水发泡温拌阻燃沥青混合料设计方法 的空白。
[0007] 本发明的技术方案是：一种水发泡温拌阻燃沥青混合料，所述水发泡温拌阻燃沥 青混合料的原料组分包括无机阻燃剂，集料，矿粉，以及水发泡沥青；其中所述无机阻燃剂 的质量为混合料总质量的〇. 105~0. 36% ;
[0008] 所述集料的质量为混合料总质量的83. 7~95. 5% ;
[0009] 所述矿粉的质量为混合料总质量的0. 94~10. 6% ;
[0010] 所述水发泡沥青的质量为混合料总质量的3. 5~6. 0%。
[0011] 上述水发泡温拌阻燃沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
[0012] (1)集料处理：将石料进行破碎分级后，145~170°C烘干加热；
[0013] (2)设定拌合温度120~155°C，并预热拌合锅，然后把集料放入拌合锅中，干拌 20 ~30s ;
[0014] (3)水发泡沥青的制备：加热沥青，使沥青有足够的流动性，打开气阀和水阀，设 定发泡设备温度为150~170°C，气压lOObar，加入1. 5%~2%的水，将沥青加入发泡设备 内，启动设备，让沥青充分发泡，膨胀率不小于10%，半衰期不小于8s，得到水发泡沥青；
[0015] (4)将步骤（3)得到的水发泡沥青和步骤（2)中的集料初步拌合得到混合料，其中 拌合温度为120~155°C，拌合时间为30~60s ;
[0016] (5)将无机阻燃剂和矿粉加入步骤⑷中得到的混合料中，然后在温度120~ 155°C下拌合30~60s，出料得到水发泡温拌阻燃沥青混合料。
[0017] 作为优选的技术方案，所述步骤（3)中所述沥青为改性沥青或基质沥青，对于改 性沥青预先加热到至少145°C，对于基质沥青预先加热到至少135°C。
[0018] 上述水发泡温拌阻燃沥青混合料的设计方法，包括以下步骤：
[0019] (1)首先确定热拌阻燃沥青混合料的集料级配组成、无机阻燃剂掺量以及作为基 准的拌合与击实温度，然后在基准拌合温度下制备多种沥青用量的热拌阻燃沥青混合料， 并分别在基准击实温度下进行马歇尔击实，之后通过马歇尔体积指标测试确定最佳沥青用 量，再对最佳沥青用量的热拌阻燃沥青混合料进行路用性能指标测试，完成热拌阻燃沥青 混合料的配合比设计，该配合比即为水发泡温拌阻燃沥青混合料的基准配合比；
[0020] (2)采用与步骤（1) 一致的集料级配组成、无机阻燃剂掺量，拌合与击实温度在步 骤（1)所述的基准温度上分别降低10~15°c、15~20°C、20~30°C、30~40°C，并利用用 量为步骤（1)确定的最佳沥青用量的水发泡沥青，制备不同拌合与击实温度下的水发泡温 拌阻燃沥青混合料，然后分别进行马歇尔击实，并进行马歇尔体积指标和路用性能指标测 试；
[0021] (3)根据技术指标等效原则，当在步骤（2)中某一临界拌合与击实温度下的马歇 尔体积指标和路用性能指标与步骤（1)中最佳沥青用量的热拌阻燃沥青混合料的马歇尔 体积指标和路用性能指标相比，若满足交通行业技术标准要求，则此临界拌合与击实温度 即为水发泡温拌阻燃沥青混合料的拌合与击实温度。
[0022] 作为优选的技术方案，所述路用性能指标测试包括水稳定性测试、车辙测试和小 梁低温弯曲测试。
[0023] 本发明的优点是：
[0024] (1)本发明水发泡