专利名称：：阻燃路面用沥青混合料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及沥青混合料及其制备方法。技术背景当前，公路隧道多采用沥青混凝土路面，但由于没有良好的阻燃性能，当隧道发生火灾时，温度可达80(TC以上，沥青在高温下会燃烧，释放出大量的烟雾和有毒气体，造成次生灾害，且沥青混凝土路面严重破坏，尤其是长隧道，其火灾危害更严重，造成巨大的经济损失和社会危害，因此提高沥青的阻燃性，改善路面的火灾安全性是十分有必要的。研究表明，现有的沥青混合料在燃烧时存在发烟率高(大于11.2m2/1112^)、放热率高(大于0.45MJ/m"g)、热释放速率高(58.6120.8KW/mS)及比消光面积大(大于839.3n^/kg)的问题。
发明内容本发明目的是为了解决现有路面用沥青混合料在高温下会燃烧，释放出大量的烟雾和有毒气体，且燃烧时存在发烟率高、放热率高、热释放速率高及比消光面积大的问题，而提供阻燃路面用沥青混合料及其制备方法。阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由IOO份的沥青、1000-3000份的集料、80~300份的阻燃性矿粉、5~40份的带结晶水的氢氧化铝和0~40份的带结晶水的氢氧化镁制成；其中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。阻燃路面用沥青混合料的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数比取100份的沥青、1000-3000份的集料、80300份的阻燃性矿粉、540份的带结晶水的氢氧化铝和040份的带结晶水的氢氧化镁；二、将阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁混合搅拌，得到阻燃填料；三、将集料与阻燃填料混合搅拌5~10s，然后喷洒加入沥青并拌和35~50s，即得阻燃路面用沥青混合料；其中步骤一中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。本发明中所得阻燃路面用沥青混合料的发烟率低(小于3m2/m2/g)、放热率低(小于0.3MJ/m2/g)、热释放速率低(36.085.4KW/m2)、质量损失率低(小于9.8%)及比消光面积小(小于292.3m2/kg);本发明中所得阻燃路面用沥青混合料在燃烧时有水汽释放，可以稀释可燃气体，并在可燃物表面形成隔离层，从而实现阻燃的目的；本发明中所用的带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁，具有的吸热(中断热交换)、气相阻燃及抑烟作用与阻燃矿粉的吸热等综合阻燃作用相结合，可有力保证沥青路面的火灾安全。本发明中所用的具备阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁，提高了沥青混合料的闪点和燃点指标，使沥青在高温下不易燃烧，同时达到阻燃和推迟燃烧的目的，延迟火灾发生时路面的烟气释放时间，有力地保证逃生和救援的时间，在火灾环境中，吸收热量则可降低环境温度，而且混合料温度的降低可抑制沥青成分的分解，从而可避免释放出烟气成分，进而保证施工的环境，有益与环保。本发明中制备阻燃路面用沥青混合料的方法简单，原料易得廉价，生产成本低。图1为具体实施方式十二中所得阻燃路面用沥青混合料的总粒子流(TIC)图；图2为具体实施方式十三中所得阻燃路面用沥青混合料与基质沥青混合材料的热释放速率对比曲线图，其中a为阻燃路面用沥青混合料的热释放速率曲线，b为基质沥青混合材料的热释放速率曲线；图3为具体实施方式十三中所得阻燃路面用沥青混合料与基质沥青混合材料的发烟速率对比曲线图，其中，其中a为阻燃路面用沥青混合料的发烟速率曲线，b为基质沥青混合材料的发烟速率曲线。具体实施方式具体实施方式一本实施方式阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由100份的沥青、1000-3000份的集料、80-300份的阻燃性矿粉、5~40份的带结晶水的氢氧化铝和040份的带结晶水的氢氧化镁制成；其中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。本实施方式中沥青为现有的各种道路用沥青。本实施方式中阻燃性矿粉在应用中可以结合混合料实际情况，按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定掺量，也可以结合具体工艺，适当调整调整掺量。本实施方式中阻燃性矿粉的筛选为选择满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求的沥青路面用矿粉，矿粉与沥青按照质量比1.3:1制备试样，试验按照《塑料燃烧性能试验方法氧指数法》(中华人民共和国国家标准GB/T2406-2006)进行，筛选出极限氧指数》27%的沥青路面用矿粉，为本实施方式中所用阻燃性矿粉。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由IOO份的沥青、IOOO份的集料、80份的阻燃性矿粉、10份的带结晶水的氢氧化铝和1份的带结晶水的氢氧化镁制成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由IOO份的沥青、1500份的集料、IOO份的阻燃性矿粉、20份的带结晶水的氢氧化铝和5份的带结晶水的氢氧化镁制成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一不同的是阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由IOO份的沥青、2000份的集料、150份的阻燃性矿粉、30份的带结晶水的氢氧化铝和IO份的带结晶水的氢氧化镁制成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一不同的是阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由IOO份的沥青、2500份的集料、280份的阻燃性矿粉、40份的带结晶水的氢氧化铝和40份的带结晶水的氢氧化镁制成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式六本实施方式阻燃路面用沥青混合料的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数比取100份的沥青、1000~3000份的集料、80~300份的阻燃性矿粉、5~40份的带结晶水的氢氧化铝和0~40份的带结晶水的氢氧化镁；二、将阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁混合搅拌，得到阻燃填料；三、将集料与阻燃填料混合搅拌510s，然后喷洒加入沥青并拌和35~50s，即得阻燃路面用沥青混合料；其中步骤一中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。本实施方式中阻燃性矿粉的含水量满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求。本实施方式步骤二中阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁混合搅拌，采用人工搅拌或机械搅拌的方式使得阻燃填料混合均匀。本实施方式步骤三中拌和过程中注意保证拌和温度在规定的范围内。本实施方式步骤三中拌和工艺与普通热拌沥青混合料的拌和工艺一致；拌和时间根据具体情况经试拌确定，以沥青均匀裹覆集料为度；拌和的施工控制温度如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具体实施方式七本实施方式与具体实施方式六不同的是步骤一中按质量份数比称取100份的沥青、1000份的集料、90份的阻燃性矿粉、5份的带结晶水的氢氧化铝和5份的带结晶水的氢氧化镁。其它步骤及参数与具体实施方式六禾目同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式六不同的是步骤一中按质量份数比称取100份的沥青、1800份的集料、120份的阻燃性矿粉、15份的带结晶水的氢氧化铝和15份的带结晶水的氢氧化镁。其它步骤及参数与具体实施方式六相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式六不同的是步骤一中按质量份数比称取IOO份的沥青、2200份的集料、240份的阻燃性矿粉、20份的带结晶水的氢氧化铝和35份的带结晶水的氢氧化镁。其它步骤及参数与具体实施方式六相同。具体实施方式十本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤三中集料与阻燃填料混合搅拌6~8s，然后喷洒加入沥青并拌和4048s。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。具体实施方式十一本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤三中集料与阻燃填料混合搅拌7s，然后喷洒加入沥青并拌和45s。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。具体实施方式十二本实施方式阻燃路面用沥青混合料的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数比取100份的沥青、1000份的集料、100份的阻燃性矿粉、20份的带结晶水的氢氧化铝；二、将阻燃性矿粉和带结晶水的氢氧化铝混合搅拌，得到阻燃填料；三、将集料与阻燃填料混合搅拌8s，然后喷洒加入沥青并拌和40s，即得阻燃路面用沥青混合料；其中步骤一中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料，制备试验用试件进行测试，测试过程参照《塑料燃烧性能试验方法-氧指数法》(中华人民共和国国家标准GB/T2406-2006)进行；有机物毒性测试结果如图1所示，本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料没有有机物释放，但有水的析出，致使色谱柱发生流失，图中最高峰是空气峰，其余均为测试系统体系引起的；本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料在燃烧时有水汽释放，可以稀释可燃气体，并在可燃物表面形成隔离层，从而实现阻燃的目的，同时，可稀释火灾环境中的有毒气体浓度，保证救援和逃生环境。本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料，经测试，满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)的要求。具体实施方式十三本实施方式阻燃路面用沥青混合料的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数比取100份的沥青、2000份的集料、150份的阻燃性矿粉、30份的带结晶水的氢氧化铝和20份的带结晶水的氢氧化镁；二、将阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁混合搅拌，得到阻燃填料；三、将集料与阻燃填料混合搅拌10s，然后喷洒加入沥青并拌和35s，即得阻燃路面用沥青混合料；其中步骤一中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料，制备成试验用试件与基质沥青混合材料进行燃烧特性对比测试；热释放速率测试结果如图2所示，基质沥青混合材料的热释放速率明显较大，燃烧时的单位时间释放的热量多，热释放均为迅速达到峰值，并可在较高水平保持一定时间，形成的火灾危害大，而本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料，放热率比基质沥青混合材料减小了1.5倍，放热能力少，阻燃效果好，可以避免火灾发生时温度的骤然升高，为逃生和救援争取了时间。发烟率测试结果如图3所示，基质沥青混合材料的发烟速率高，且较高发烟速率的维持时间长，而本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料的发烟速率比基质沥青混合材料减小了45倍，在燃烧过程中，还会有一定的时段发烟速率减低。本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料，经测试，满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)的要求。具体实施方式十四本实施方式阻燃路面用沥青混合料的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数比取100份的沥青、3000份的集料、260份的阻燃性矿粉、40份的带结晶水的氢氧化铝和15份的带结晶水的氢氧化镁；二、将阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁混合搅拌，得到阻燃填料;三、将集料与阻燃填料混合搅拌510s，然后喷洒加入沥青并拌和35~50s，即得阻燃路面用沥青混合料；其中步骤一中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料，制备成试验用试件与基质沥青混合材料进行锥形量热仪辐射对比测试，测试结果如表2所示，本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料的发烟率低、放热率低、热释放速率低、质量损失率低及比消光面积小，具有良好的阻燃和推迟燃烧的效果，同时比消光面积小，则极大地降低了沥青生烟能力，可相对有效地保证火灾现场的可见度，保证逃生和救援的条件。本实施方式中所得阻燃路面用沥青混合料，经测试，满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)的要求。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1、阻燃路面用沥青混合料，其特征在于阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由100份的沥青、1000～3000份的集料、80～300份的阻燃性矿粉、5～40份的带结晶水的氢氧化铝和0～40份的带结晶水的氢氧化镁制成；其中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。2、根据权利要求1所述的阻燃路面用沥青混合料，其特征在于阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由100份的沥青、1000份的集料、80份的阻燃性矿粉、IO份的带结晶水的氢氧化铝和1份的带结晶水的氢氧化镁制成。3、根据权利要求1所述的阻燃路面用沥青混合料，其特征在于阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由IOO份的沥青、1500份的集料、IOO份的阻燃性矿粉、20份的带结晶水的氢氧化铝和5份的带结晶水的氢氧化镁制成。4、根据权利要求1所述的阻燃路面用沥青混合料，其特征在于阻燃路面用沥青混合料按质量份数比由IOO份的沥青、2000份的集料、150份的阻燃性矿粉、30份的带结晶水的氢氧化铝和IO份的带结晶水的氢氧化镁制成。5、制备如权利要求1所述阻燃路面用沥青混合料的方法，其特征在于阻燃路面用沥青混合料的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数比取100份的沥青、10003000份的集料、80~300份的阻燃性矿粉、5~40份的带结晶水的氢氧化铝和040份的带结晶水的氢氧化镁；二、将阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁混合搅拌，得到阻燃填料；三、将集料与阻燃填料混合搅拌510s，然后喷洒加入沥青并拌和3550s，即得阻燃路面用沥青混合料；其中步骤一中集料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的有关要求确定。6、根据权利要求5所述阻燃路面用沥青混合料的制备方法，其特征在于步骤一中按质量份数比称取IOO份的沥青、IOOO份的集料、90份的阻燃性矿粉、5份的带结晶水的氢氧化铝和5份的带结晶水的氢氧化镁。7、根据权利要求5所述阻燃路面用沥青混合料的制备方法，其特征在于步骤一中按质量份数比称取100份的沥青、1800份的集料、120份的阻燃性矿粉、15份的带结晶水的氢氧化铝和15份的带结晶水的氢氧化镁。8、根据权利要求5所述阻燃路面用沥青混合料的制备方法，其特征在于步骤一中按质量份数比称取100份的沥青、2200份的集料、240份的阻燃性矿粉、20份的带结晶水的氢氧化铝和35份的带结晶水的氢氧化镁。9、根据权利要求8所述阻燃路面用沥青混合料的制备方法，其特征在于步骤三中集料与阻燃填料混合搅拌6~8s，然后喷洒加入沥青并拌和4048s。10、根据权利要求8所述阻燃路面用沥青混合料的制备方法，其特征在于步骤三中集料与阻燃填料混合搅拌7s，然后喷洒加入沥青并拌和45s。全文摘要阻燃路面用沥青混合料及其制备方法，它涉及沥青混合料及其制备方法。它解决了现有路面用沥青混合料在高温下会燃烧，释放出大量的烟雾和有毒气体，且燃烧时存在发烟率高、放热率高、热释放速率高及比消光面积大的问题。阻燃路面用沥青混合料由沥青、集料、阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁制成。方法一、取原料；二、阻燃性矿粉、带结晶水的氢氧化铝和带结晶水的氢氧化镁混合搅拌得阻燃填料；三、集料与阻燃填料混合搅拌，加入沥青拌和后即得阻燃路面用沥青混合料。本发明中阻燃路面用沥青混合料的发烟率低、放热率低、热释放速率低、比消光面积小；沥青在高温下不易燃烧；燃烧时有水汽释放稀释了有毒气体的浓度。文档编号C04B14/02GK101544486SQ20091007194公开日2009年9月30日申请日期2009年5月4日优先权日2009年5月4日发明者王晓猛,伦纪,董泽蛟,蓝碧武,谭忆秋申请人:哈尔滨工业大学