CN103554931B - 一种具有热拌减排与阻燃抑烟功效的改性沥青 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有热拌减排与阻燃抑烟功效的改性沥青，按质量百分比包括：基础沥青：75～95%，叶腊石：4～20%，助剂：1～5%，原材料的质量百分比之和为100%。基础沥青为普通的道路石油沥青、SBS、SBR、EVA等改性沥青。叶腊石为120目、200目、325目、600目等，助剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等偶联剂。本发明能够有效的降低沥青在加工以及沥青混凝土在拌和摊铺时沥青烟的排放浓度，也可发挥阻燃抑烟的功效。适合用作防火、防水填缝材料，以及隧道、通风不良的地区的沥青路面、稀浆封层和微表处中使用。

Description

一种具有热拌减排与阻燃抑烟功效的改性沥青

技术领域：

本发明属于路面材料技术领域，具体涉及到一种环低碳保型改性沥青及其应用。

背景技术：

沥青路面具有减震、开放交通早、噪声低、抗滑、易修复等优点，所以高等级公路路面多采用沥青路面。然而，沥青材料在加热、燃烧过程中会产生大量的沥青烟、CO、NOx等有害气体。为确保实现“十二五”节能减排约束性目标，缓解资源环境约束，建设资源节约型、环境友好型社会，道路行业科研工作者针对沥青在加热、燃烧时的有害气体的排放进行了研究，成功开发出多种沥青阻燃剂，能够在一定程度上降低沥青的燃烧性能，控制火灾的发生。但是这些阻燃剂加入到沥青中后，大多数沥青的硬度、粘稠度增加，使得沥青混凝土的拌和、摊铺温度提高，在较高的温度下，沥青会释放更大的沥青烟，对沥青混凝土拌和站、摊铺现场的工作人员以及周边环境造成不同程度的危害。部分实体工程将温拌剂添加到沥青中，通过降低沥青的拌和、摊铺温度达到降低沥青烟排放浓度。温拌沥青混凝土的耐久性、稳性能远不及热拌沥青混凝土，并且不能满足特殊路段阻燃的要求。为此，本发明人从降低沥青烟排放浓度与阻燃方面同时着手，开发具有热拌减排和阻燃抑烟功效的改性沥青，争取实现“十二五”节能减排约束性目标，建设资源节约型、环境友好型社会。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：一种具有热拌减排与阻燃抑烟功效的改性沥青，能够有效的降低沥青在加工、沥青混凝土在拌和和摊铺时沥青烟、CO、NOx有害气体的排放问题，并确保沥青混凝土具有良好的阻燃抑烟性能，使沥青路面成为环境友好型道路。

本发明的技术方案为：将层状含水矿物叶腊石和分散剂添加到沥青中制备得叶腊石改性沥青，对叶腊石改性沥青不同温度下沥青烟气体排放浓度、极限氧指数、基本路用性能进行系统分析，为叶腊石改性沥青的应用奠定基础。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是由下述原料及其质量百分比组成：

基础沥青75～95%

叶腊石4～20%

助剂1～5%

上述原材料质量百分比之和为100%，上述的基础沥青为普通的道路石油沥青，也可用SBS、SBR、EVA等改性沥青替代使用。叶腊石为120目，市售，也可以用200目、325目、600目等替代使用。上述助剂采用硅烷偶联剂，也可以用钛酸酯偶联剂等偶联剂替代使用，其目的是提高叶腊石的表面活性，从而提高沥青与叶腊石之间的相容性。

本发明的原料与质量配比优选方案为：

基础沥青80～90%

叶腊石8～15%

助剂2～5%

本发明的原料与质量配比最优方案为：

基础沥青84.7%

叶腊石12.7%

助剂2.6%

所述原材料质量百分比之和为100%。

本发明具有以下优点：

（1）可以有效的减少沥青在加热过程中沥青烟、CO、NOx等有害气体的排放浓度。

（2）具有良好的阻燃性能，可以在隧道、室内等特殊范围使用。

（3）叶腊石矿物储量巨大，添加方式简单，可以做防火沥青填缝材料，可以在沥青混凝土AC、OGFC、SMA等路面类型中使用。

本发明制备工艺比较简单，其室内以及沥青加工厂制备方法如下：首先，将充分干燥的叶腊石和助剂搅拌均匀；其次，将基础沥青加热到150±5℃，将叶腊石和助剂的混合物加入到熔融态的沥青中，采用高速剪切仪以500rpm的转速搅拌5分钟，再以3000rpm的转速搅拌40分钟，及制得上述改性沥青。本发明的叶腊石和助剂也可在沥青混凝土拌和过程中随矿粉加入，或直接从观测口加入。

具体实施方式

本发明中叶腊石属多孔隙材料，在沥青加热过程中可以吸附产生的CO、NO_x等有害气体，达到热拌减排目的；并在沥青燃烧高温条件下吸附首先达到流态的沥青组分，减少参与燃烧的可燃物，并可吸附沥青燃烧过程中产生的沥青烟，从而达到阻燃抑烟的目的。

下面结合实施例对本专利进行进一步说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

以本改性沥青质量为100Kg为例，所用的原料质量及配比如下：

基础沥青94.3Kg

叶腊石5.7Kg

制备方法：将基础沥青加热到150±5℃，将烘干后的叶腊石加入到熔融态的沥青中，采用高速剪切仪以500rpm的转速搅拌5分钟，再以3000rpm的转速搅拌40分钟，即可得到具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性沥青。

实施例2

以本改性沥青质量为100Kg为例，所用的原料质量及配比如下：

基础沥青92.6Kg

叶腊石5.6Kg

助剂1.8Kg

制备方法如下所示：

步骤一：按照上述原料及其质量百分比选择反应原料；其中助剂采用硅烷偶联剂，也可采用钛酸酯偶联剂等偶联剂替代使用，其目的是提高叶腊石的表面活性，从而提高沥青与叶腊石之间的相容性。

步骤二：将叶腊石烘干后加入由乙醇作溶剂的偶联剂处理液中浸泡2小时，在浸泡过程中轻微搅拌，烘干后制得表面改性的叶腊石。

步骤三：将基础沥青加热到150±5℃，将表面改性后的叶腊石加入到熔融态的沥青中，采用高速剪切仪以500rpm的转速搅拌5分钟，再以3000rpm的转速搅拌40分钟，即可得到具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性沥青。

实施例3

以本改性沥青质量为100Kg为例，所用的原料质量及配比如下：

基础沥青80Kg

叶腊石16Kg

助剂4Kg

其制备方法与实施例2相同。

实施例4

以本改性沥青质量为100Kg为例，所用的原料质量及配比如下：

基础沥青89.3Kg

叶腊石8.9Kg

助剂1.8Kg

其制备方法与实施例2相同。

实施例5

以本改性沥青质量为100Kg为例，所用的原料质量及配比如下：

基础沥青81.3Kg

叶腊石14.6Kg

助剂4.1Kg

其制备方法与实施例2相同。

实施例6

以本改性沥青质量为100Kg为例，所用的原料质量及配比如下：

基础沥青84.7Kg

叶腊石12.7Kg

助剂2.6Kg

其制备方法与实施例2相同。

为确定本发明的热拌减排性能和阻燃抑烟性能，对本发明实施例1～5的改性沥青进行有害气体检测和极限氧指数试验，并按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）进行基本性能试验。

1.热拌减排性能

发明人参照《固定源沥青烟测定方法》，在160℃的环境下进行沥青烟排放浓度测试，检测结果如下表所示。

表1沥青烟浓度测试（mg/m³）

从表1可以明显看出，叶腊石改性沥青具有明显的热拌减排效果，沥青烟排放浓度减排率可达10～35%，且在叶腊石掺量相同的条件下，经过表面改性的实施例2叶腊石改性沥青的减排率相对未经表面改性的实施例1腊石改性沥青的要高，表明经过表面改性的叶腊石可以更好的发挥热拌减排功能。

2.阻燃性能

发明人参照《塑料燃烧性能试验方法-氧指数法(GB/T2408-2008)》，在密封的环境下进行燃烧极限氧指数测试，检测结果如下表所示。

表2极限氧指数（%）

从表2可以明显看出，叶腊石改性沥青可以起到明显的阻燃效果，沥青燃烧的极限氧指数可达20%～26%，部分已经满足《中华人民共和国石油化工行业标准》（NB/SH/T0821-2010）Ⅱ型阻燃改性沥青的要求（极限氧指数大于25），在叶腊石掺量相同的条件下，经过表面改性的实施例2叶腊石改性沥青的极限氧指数相对未经表面改性的实施例1腊石改性沥青的要高，表明经过表面改性的叶腊石可以更好的发挥阻燃功效。

3.路用性能

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）进行改性沥青的基本路用性能测试。

表3基本路用性能

上述改性沥青为叶腊石改性沥青。

从表3可以明显看出，叶腊石改性沥青较好的路用性能，对沥青的部分基本指标具有提高的作用，对一些沥青的指标影响不大。

本发明经过大量的研究和试验，结果表明，本发明一种具有热拌减排与阻燃抑烟功效的改性沥青能够改善沥青自身性能，具有热拌减排、阻燃抑烟的功效。本发明可作为一种新型低碳智能改性沥青用于改善沥青路面使用性能的技术问题。

以上所述，仅是本发明的典型实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性沥青，其特征在于：由下述原料及其质量百分比组成：

基础沥青75～95％

叶腊石4～20％

助剂1～5％

上述原材料的质量百分比之和为100％；上述的基础沥青为普通的道路石油沥青、SBS、SBR、或EVA改性沥青中的一种；叶腊石为120目、200目、325目或者600目；上述助剂为硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂。

2.根据权利要求1所述的具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性沥青，其特征在于：原料及质量百分比优选方案为：

基础沥青80～90％

叶腊石8～15％

助剂2～5％

上述原料的质量百分比之和为100％。

3.根据权利要求1所述的具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性沥青，其特征在于：原料及质量百分比最优方案为：

基础沥青84.7％

叶腊石12.7％

助剂2.6％

4.一种制备如权利要求1所述的具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性沥青的方法，其特征在于，按照如下技术步骤：

步骤一：按照下述原料及其质量百分比选择反应原料：

基础沥青75～95％

叶腊石4～20％

助剂1～5％

上述原材料的质量百分比之和为100％；

步骤二：将叶腊石烘干后加入由乙醇作溶剂的偶联剂处理液中浸泡2小时，在浸泡过程中轻微搅拌，烘干后制得表面改性的叶腊石；

步骤三：将基础沥青加热到150±5℃，将表面改性后的叶腊石加入到熔融态的沥青中，采用高速剪切仪以500rpm的转速搅拌5分钟，再以3000rpm的转速搅拌40分钟，即可得到具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性沥青。