本发明属于隧道道面采用常温拌合沥青技术领域，具体涉及到用不同材料室内配合比设计以及现场配制、生产方法，可应用于长大隧道的道面养护中一种阻燃抑烟型改性乳化沥青及其制备方法和应用。
背景技术：
随着我国公路建设步伐的加快，大型隧道工程越来越多。考虑到沥青具有可燃性，在隧道中特别是大型公路隧道中使用存在一定的火灾安全隐患，隧道内发生火灾后的温度远远超过沥青的闪点和燃点，一旦沥青燃烧起来，不仅助长火灾的发展和蔓延，且会产生大量有毒气体与浓烟。随着隧道公里数不断增加，行车速度和行车密度的日益增大以及运输物品的复杂化，使得公路隧道内发生交通事故的危险性也呈上升趋势。隧道中一旦发生交通事故，很容易由于汽车碰撞而引起火灾。在隧道相对封闭的环境内，尤其对于长大隧道进行疏散救援工作极为困难，沥青路面在被汽油浸蚀时发生火灾后会产生大量的有毒气体，一旦发生火灾将导致严重的人员伤亡、隧道设施和结构的严重毁坏以及长时间的道路交通中断，造成无法估计的损失。可见隧道内采用沥青路面，必须要求沥青路面本身不燃烧或者延迟燃烧，否则就会留下巨大的安全隐患。长隧道沥青混凝土路面的阻燃研究对于保证运营安全具有重要的现实意义。有研究表明氢氧化铝热分解释放出大量水蒸气稀释可燃性气体，抑制燃烧蔓延，同时所生产的耐高温的氧化铝在聚合物表面形成致密的保护层，阻隔空气和防止火焰进一步扩散。耐高温的氧化铝能够促进聚合物碳化、吸附固体颗粒、抑制浓烟产生。所以发明人将氢氧化铝的化学、物理特性与沥青材料进行结合，使二者充分结合后成为一种新型沥青混合料粘结料，以便提高道路的阻燃抑烟能力。
改性乳化沥青是采用机械搅拌和化学稳定的乳化工艺将沥青、改性剂、乳化剂加工成一种水包油或油包水的乳剂型液态沥青，是一种常温下粘度较低、流动性很好道路建筑材料。改性乳化沥青因其使用便捷、冷拌冷铺、施工季节更为宽泛、与集料裹覆性较好等特点，逐渐在各等级道路中得到了广泛应用。
如何提高长隧道中沥青路面的阻燃抑烟效果是道路工作者目前应该考虑的问题之一，因为一旦沥青燃烧起来，不仅助长火灾的发展和蔓延，且会产生大量有毒气体与浓烟。那么，考虑可以通过在道路材料中添加能够阻止沥青燃烧并抑制浓烟产生的材料。目前关于隧道中沥青路面的阻燃抑烟的研究有很多通过添加硼酸锌、溴系阻燃剂等来实现，但是不环保、成本高、阻燃抑烟效果效果不佳、相容性差。
技术实现要素：
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种阻燃抑烟型改性乳化沥青，该阻燃抑烟型改性乳化沥青采用了氢氧化铝改性环氧树脂胶乳对基质沥青进行综合改性，具有环保、成本低廉、活性高、与沥青相容性好、阻燃性能优良、使用过程中稳定性能好等优点。
本发明还提供该阻燃抑烟型改性乳化沥青的制备方法和应用。
技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种阻燃抑烟型改性乳化沥青，主要由以下重量份的原料所制成：
其中，所述改性胶乳采用sbr改性胶乳或者sbs改性胶乳，且固含量不低于40％。
其中，所述乳化剂为阳离子乳化剂。
其中，所述的助剂为无机氢氧化铝专用表面活性剂，具体为司班表面活性剂。
在本发明中乳化剂可采用阳离子中裂型乳化剂、阳离子慢裂型乳化剂；高速公路、一级公路上的基质沥青采用a级、b级沥青，其他等级公路基质沥青采用c级。
改性胶乳可采用sbr改性胶乳(sbr固含量≧40％)或sbs改性胶乳(sbs固含量≧40％)。
本发明所述阻燃抑烟型改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)对氢氧化铝粒径进行检测；
(2)采用氢氧化铝与环氧氯丙烷和双酚a进行复配，配制成氢氧化铝改性环氧树脂胶乳；
(3)将基质沥青加热到130－140℃；
(4)将乳化剂注入到水中，搅拌后形成乳液；再将氢氧化铝改性环氧树脂胶乳注入搅拌后的乳液中，且继续搅拌后成为含有乳化剂和氢氧化铝改性环氧树脂胶乳的乳液；
(5)将步骤(4)得到的乳液注入胶体磨后，将加热到130～140℃的基质沥青注入胶体磨并加入助剂，继续升温到140℃～150℃，与乳液共同剪切、乳化，成为阻燃抑烟型改性乳化沥青初产品；
(6)待阻燃抑烟型改性乳化沥青初产品生产完毕且降温到60℃以下后，泵入储存罐，此时将sbr改性胶乳或者sbs改性胶乳(固含量不低于40％)注入阻燃抑烟型改性乳化沥青储存罐中，并进行搅拌形成阻燃抑烟型改性乳化沥青。
作为优选，步骤(1)所述氢氧化铝
作为优选，其特征在于，步骤(2)所述氢氧化铝与环氧氯丙烷和双酚a的重量比为：
环氧氯丙烷100份
双酚a100份
氢氧化铝1～20份。
作为优选，步骤(4)所述将乳化剂注入到水中时的水的温度为60～70℃。
其中，步骤(5)乳化的时间为2-4min。
本发明所述阻燃抑烟型改性乳化沥青在道面、路面、桥面铺装层以及长大隧道道面的养护中的应用。
本发明采用的氢氧化铝是一种高效可行的催化剂，因为氢氧化铝在燃烧时无二次污染，热解时不产生有毒和有腐蚀性的气体，吸热并释放出水蒸气，使高分子材料具有阻燃自熄性能。另外，氢氧化铝由于极性较小与聚合物等高分子材料有着很好的相容性。所以，从理论上讲完全可以通过氢氧化铝对沥青的改良，实现提高长大隧道道路路面的阻燃抑烟能力。
本发明配制一种能够改善或提高普通改性乳化沥青的阻燃抑烟的能力，使微表处、稀浆封层、碎石封层等冷拌冷铺混合料广泛应用于隧道道面上，既确保沥青材料的路用性能不受影响，又要对沥青混合料的阻燃抑烟性能有着显著的改善；其次，本发明在配制阻燃抑烟型改性乳化沥青时掺配的氢氧化铝阻燃剂不会对改性胶乳、乳化剂的技术性能产生不良影响，同时本发明是确保在改性乳化沥青生产过程中不出现悬浮、漂浮等不混溶现象。
本发明中的原料都由市售可得。
有益效果：与现有技术相比本发明具有如下优点：
本发明制备的一种阻燃抑烟型改性乳化沥青，具有环保、成本低廉、活性高、与沥青相容性好、阻燃性能优良、使用过程中稳定性能好等优点；本发明的制备方法简单方便，原料来源广，可以大规模生产应用，
本发明中采用氢氧化铝改性环氧树脂胶乳与沥青依靠化学键的作用发生更加强烈的联系在一起，氢氧化铝改性环氧树脂胶乳改性乳化沥青将广泛应用于道面、路面、桥面铺装层中，不但对稀浆封层、微表处、碎石封层车等原有施工设备及施工工艺不产生影响，同时更能够加快这些养护工艺或薄层罩面工艺的推广和应用，可广泛应用于长大隧道道面的养护中。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
实施例中所用氢氧化铝
原料：
道路a级基质沥青100份、氢氧化铝改性环氧树脂胶乳10份、sbr改性胶乳1份(固含量40％)、阳离子中裂型乳化剂1份、无机氢氧化铝专用表面活性剂(司班表面活性剂)1份、水30份；氢氧化铝改性环氧树脂胶乳由环氧氯丙烷100份、双酚a100份、氢氧化铝1份。
制备方法：
(1)对氢氧化铝粒径进行检测；
(2)采用氢氧化铝与环氧氯丙烷和双酚a进行复配，配制成氢氧化铝改性环氧树脂胶乳；
(3)提前3小时将基质沥青加热到130℃；
(4)将乳化剂注入到60℃水中，搅拌后形成乳液；再将氢氧化铝改性环氧树脂胶乳注入搅拌后的乳液中，且继续搅拌后成为含有乳化剂和氢氧化铝改性环氧树脂胶乳的乳液；
(5)将步骤(4)得到的乳液注入胶体磨后，将加热到130℃的基质沥青注入胶体磨并加入助剂，继续升温到140℃，与乳液共同剪切、乳化，成为阻燃抑烟型改性乳化沥青初产品；
(6)待阻燃抑烟型改性乳化沥青初产品生产完毕且降温到60℃以下后，泵入储存罐，此时将sbr改性胶乳(固含量40％)注入阻燃抑烟型改性乳化沥青储存罐中，并进行搅拌形成阻燃抑烟型改性乳化沥青。
实施例2
实施例中所用氢氧化铝
原料：
道路a级基质沥青100份、氢氧化铝改性环氧树脂胶乳15份、sbs改性胶乳3份(固含量40％)、阳离子中裂型乳化剂2份、无机氢氧化铝专用表面活性剂(司班表面活性剂)2份、水35份；氢氧化铝改性环氧树脂胶乳由环氧氯丙烷100份、双酚a100份、氢氧化铝10份。
制备方法
(1)对氢氧化铝粒径进行检测；
(2)采用氢氧化铝与环氧氯丙烷和双酚a进行复配，配制成氢氧化铝改性环氧树脂胶乳；
(3)提前3小时将基质沥青加热到135℃；
(4)将乳化剂注入到65℃水中，搅拌后形成乳液；再将氢氧化铝改性环氧树脂胶乳注入搅拌后的乳液中，且继续搅拌后成为含有乳化剂和氢氧化铝改性环氧树脂胶乳的乳液；
(5)将步骤(4)得到的乳液注入胶体磨后，将加热到135℃的基质沥青注入胶体磨并加入助剂，继续升温到145℃与乳液共同剪切、乳化，成为阻燃抑烟型改性乳化沥青初产品；
(6)待阻燃抑烟型改性乳化沥青初产品生产完毕且降温到60℃以下后，泵入储存罐，此时将sbs改性胶乳(固含量40％)注入阻燃抑烟型改性乳化沥青储存罐中，并进行搅拌形成阻燃抑烟型改性乳化沥青。
实施例3
实施例中所用氢氧化铝
配方：
道路a级基质沥青100份、氢氧化铝改性环氧树脂胶乳20份、sbs改性胶乳4份(固含量50％)、阳离子慢裂型乳化剂3份、无机氢氧化铝专用表面活性剂(司班表面活性剂)3份、水40份；氢氧化铝改性环氧树脂胶乳由环氧氯丙烷100份、双酚a100份、氢氧化铝20份。
制备方法
(1)对氢氧化铝粒径进行检测；
(2)采用氢氧化铝与环氧氯丙烷和双酚a进行复配，配制成氢氧化铝改性环氧树脂胶乳；
(3)将基质沥青加热到140℃；
(4)将乳化剂注入到70℃水中，搅拌后形成乳液；再将氢氧化铝改性环氧树脂胶乳注入搅拌后的乳液中，且继续搅拌后成为含有乳化剂和氢氧化铝改性环氧树脂胶乳的乳液；
(5)将步骤(4)得到的乳液注入胶体磨后，将加热到140℃的基质沥青注入胶体磨并加入助剂，继续升温到150℃，与乳液共同剪切、乳化，成为阻燃抑烟型改性乳化沥青初产品；
(6)待阻燃抑烟型改性乳化沥青初产品生产完毕且降温到60℃以下后，泵入储存罐，此时将sbs改性胶乳(固含量50％)注入阻燃抑烟型改性乳化沥青储存罐中，并进行搅拌形成阻燃抑烟型改性乳化沥青。
实施例4
实施例4与实施例2的原料和制备方法相同，不同之处在于道路a级基质沥青替换成道路b级基质沥青。
实施例5
实施例5与实施例2的原料和制备方法相同，不同之处在于道路a级基质沥青替换成道路c级基质沥青。
试验例1
本发明的阻燃抑烟型改性乳化沥青热分析数据测试分析，参考(新型阻燃沥青的制备及其阻燃机理研究，长安大学，陈辉强)；包括分解率为5.0wt％时的温度、dtg曲线中的峰温和分解完毕的温度和各种分解温度下的残留物；采用热失重分析(tga)，在美国perkin-eliner公司生产的perkin-elinerq50型tga分析仪上进行的；所用的气氛为氮气，流速50ml/min左右，升温速率为10℃/min，温度范围为30～800℃，样品重为8mg左右；结果如表1所示。
对比例1为4.0％sbs改性的韩国70#沥青；
对比例2为bfr阻燃沥青；
对比例3为bfr-si阻燃沥青；
氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青即为本发明实施例2制备的阻燃抑烟型改性乳化沥青。
表1sbs改性沥青、氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青、bfr阻燃沥青和bfr-si阻燃沥青的热分析数据
注1：tonset，分解率为5.0wt％时的温度；
注1：tp，dtg曲线中的峰温；
注1：tf，分解完毕的温度。
由表1可知，sbs改性沥青的起始分解温度tonset为405.5℃，最高分解温度tp为445.6℃，bfr阻燃沥青和bfr-ti阻燃沥青的起始分解温度tonset分别为410.8℃和395.9℃，最高分解温度tp均为465.4℃左右，而氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青的起始分解温度tonset为399.7℃，最高分解温度tp为470.2℃，与sbs改性沥青、bfr阻燃沥青和bfr-ti阻燃沥青相比，氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青的最高分解温度tp有显著提升，说明氢氧化铝改性环氧树脂胶乳明显增强了阻燃沥青的高温热稳性。
分析比较450℃以后的残炭量可以看出，氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青在各个温度下的残炭量均高于bfr阻燃沥青和bfr-ti阻燃沥青，并明显高于sbs改性沥青，且sbs改性沥青的最终残留物不足10％，说明sbs改性沥青在燃烧过程中几乎没有成炭作用，而bfr阻燃沥青、bfr-ti阻燃沥青和氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青的最终残留物均大于20％，分析其原因，沥青阻燃剂促进了沥青在燃烧分解过程中的成碳，从而达到了阻燃的目的。
试验例2
本发明的阻燃抑烟型改性乳化沥青路用性能比较测试分析，包括针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、135℃动力粘度、tfot后残留物质量损失和针入度比等，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)检测；结果如表2所示。
对比例1为氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青；
对比例2为bfr阻燃沥青；
对比例3为bfr-si阻燃沥青；
氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青即为本发明实施例2制备的阻燃抑烟型改性乳化沥青。
表2sbs改性沥青、氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青、bfr阻燃沥青和bfr-si阻燃沥青的路用性能比较
由表2可知，(1)与sbs改性沥青、bfr阻燃沥青和bfr-ti阻燃沥青相比，氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青的针入度有所减小，说明硬度提高了。
(2)与sbs改性沥青相比，bfr阻燃沥青和bfr-ti阻燃沥青5℃延度有所下降，说明低温性能有所降低，而氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青5℃延度比sbs改性沥青低，比bfr阻燃沥青和bfr-ti阻燃沥青高，说明其低温性能介于sbs改性沥青和bfr阻燃沥青及bfr-ti阻燃沥青之间。
(3)与sbs改性沥青、bfr阻燃沥青和bfr-ti阻燃沥青相比，软化点和60℃粘度都有所增大，即高温性能得到了一定的提升。
本发明实施例1和3制备的氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青性能与实施例2类似。
试验例3
根据试验例1和2的指标，测试对比例4与本发明实施例2制备的的阻燃抑烟型改性乳化沥青的各种指标，结果见表3和表4。
对比例4为氢氧化铝改性阻燃沥青与实施例2的原料和制备方法相同，不同之处在于去掉步骤(2)。
氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青即为本发明实施例3制备的阻燃抑烟型改性乳化沥青。
表3氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青与氢氧化铝改性阻燃沥青的热分析数据
由表3可知，氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青的起始分解温度tonset为417.5℃，最高分解温度tp为485.2℃，而氢氧化铝改性阻燃沥青的起始分解温度tonset为409.1℃，最高分解温度tp为432.5℃，由此可见，去除步骤(2)后氢氧化铝改性阻燃沥青的最高分解温度tp有明显下降，说明仅仅添加氢氧化铝阻燃剂降低了阻燃沥青的高温热稳性。
分析比较450℃以后的残炭量可以看出，氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青在各个温度下的残炭量均高于仅添加氢氧化铝阻燃剂，说明氢氧化铝改性阻燃沥青的阻燃性能远不如氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青。
表4氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青与氢氧化铝改性阻燃沥青的路用性能比较
由表4可知，(1)与氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青相比，氢氧化铝改性阻燃沥青的针入度有所增大，说明硬度降低了。
(2)与氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青相比，氢氧化铝改性阻燃沥青5℃延度有所上升，说明低温性能有所提高。
(3)与氢氧化铝改性环氧树脂胶乳阻燃沥青相比，氢氧化铝改性阻燃沥青软化点和60℃粘度都有所下降，即高温性能有所降低。