CN104761186A - 一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料及其制备方法，该沥青混合料包括如下组分：基质沥青、阻燃剂、高模量剂、集料及矿粉；其中，阻燃剂占基质沥青质量的7%~15%，高模量剂占沥青混合料总质量的0.3%~0.5%。通过组分间发挥协同作用，使得沥青混合料不但具有良好的阻燃性能，还具有特别优异的耐久性能，提高了沥青混合料的耐久性和低温抗裂性，其高温性能和水稳定性也得到了进一步提高；而且本发明的制备方法简单易实现，具有良好的市场前景和推广价值。

Description

一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青混合料及其制备方法，具体涉及一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料及其制备方法，适用于交通量大的隧道沥青路面铺装；属于道路工程领域。

背景技术

随着经济快速发展，私家车保有量得到大幅提高，高速公路及城市道路面正面临前所未有的考验。道路使用效果优劣的评价不再仅仅局限于高低温性能和水稳定性，而是对道路的耐久性能提出了更高的要求。隧道作为公路及城市道路交通的一部分，具有交通量大且车速高的特点，因而对其性能的要求也更高。

与此同时，由于隧道特殊的构造，一旦发生火灾(汽车电路火灾，特别是油罐车)，会出现烟雾大、温度高、排烟困难、疏散困难等问题。因此，在设计隧道沥青铺装层时，要注意预防火灾的发生，而在当前，大量的隧道沥青铺装层在设计及施工时并没有考虑如何合理地预防和避免火灾，这就提高了隧道发生火灾的发生概率，这是现有技术中亟待改进的一大问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种既具有优异的阻燃性能，又具有优异的耐久性能的沥青混合料，特别适用于隧道使用。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，包括如下组分：基质沥青、阻燃剂、高模量剂、集料及矿粉；其中，阻燃剂占基质沥青质量的7％～15％，高模量剂占沥青混合料总质量的0.3％～0.5％。

优选地，前述基质沥青为70号或90号基质沥青，性能分级达到PG70-22。

优选地，前述阻燃剂为溴系阻燃剂、氯系阻燃剂或两者的混合物。

具体地，前述溴系阻燃剂为十溴二苯醚，氯系阻燃剂为氯化石蜡52。

优选地，前述集料为玄武岩或石灰岩。

更优选地，前述矿粉为石灰石矿粉。

进一步地，前述矿粉与集料的级配为：16mm筛孔对应100％通过率，13.2mm筛孔对应92％～95％通过率，9.5mm筛孔对应75％～83％通过率，4.75mm筛孔对应44％～65％通过率，2.36mm筛孔对应28％～44％通过率，1.18mm筛孔对应20％～36％通过率，0.6mm筛孔对应14％～26％通过率，0.3mm筛孔对应9％～18％通过率，0.15mm筛孔对应7％～13％通过率，0.075mm筛孔对应5％～8％通过率。整理如下表所示：

优选地，前述高模量剂为由以下质量百分比的原材料组成：

其中，所述树脂为乙烯—醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚苯烯中的至少一种；所述柔性胶为聚乙烯、聚苯烯按质量比2:3混合而成的改性树脂；所述功能剂为马来酸酐。

此外，本发明还公开了一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将阻燃剂加入基质沥青中，掺量为基质沥青质量的7％～15％，制得阻燃型沥青胶结料；

S2、将线性低密度聚乙烯、树脂、柔性胶、功能剂及防老剂RD按照前述的比例进行融合，加入到螺杆挤出机中，在180℃～245℃筒体温度、45～60r/min主机转速、45～60r/min喂料速率下熔融挤出、切粒、干燥，并在常温条件下鼓风干燥20min，制得高模量剂；

S3、将符合级配要求的集料在170～180℃温度下干拌10s后，加入步骤S2制得的高模量剂干拌5s，再加入步骤S1制得的阻燃型沥青胶结料进行湿拌，在湿拌过程中加入矿粉，总拌和时间为160～180s。

进一步地，前述高模量剂占沥青混合料总质量的0.35％。

本发明的有益之处在于：本发明的沥青混合料中，组分间发挥协同作用，使得沥青混合料不但具有良好的阻燃性能，还具有特别优异的耐久性能，提高了沥青混合料的耐久性和低温抗裂性，其高温性能和水稳定性也得到了进一步提高；同时，合理地选择相对较细的级配，提高了细集料的比例，使细集料填充沥青混合料的空隙，也有利于优化沥青混合料的路用性能；因此，本发明的沥青混合料特别适合于交通量大的公路或城市道路隧道沥青铺装类型，在保证隧道寿命期间内发生火灾的概率降至最低的同时，确保隧道的路用性能，延长使用寿命，减小维修养护的次数；而且本发明的制备方法简单易实现，具有良好的市场前景和推广价值。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明中未作特殊说明的，所用原料均为市购。

实施例1

S1、制备阻燃型沥青胶结料：

将阻燃剂十溴二苯醚加入70号基质沥青中，掺量为基质沥青质量的10％，制得阻燃型沥青胶结料；

S2、制备高模量剂：

原料为：线性低密度聚乙烯50％、树脂20％、柔性胶22％、功能剂5％及防老剂RD3％，均为质量百分比。将这些原料进行融合，加入到螺杆挤出机中，在180℃～245℃筒体温度、45～60r/min主机转速、45～60r/min喂料速率下熔融挤出、切粒、干燥，并在常温条件下鼓风干燥20min，制得高模量剂；

S3、制备阻燃型沥青混合料：

将集料在170～180℃温度下干拌10s后，加入步骤S2制得的高模量剂干拌5s，再加入步骤S1制得的阻燃型沥青胶结料进行湿拌，在湿拌过程中加入矿粉，总拌和时间为160～180s。其中，高模量剂的掺量为沥青混合料总质量的0.35％。

其中，集料和矿粉的级配如表1：

表1实施例1中集料和矿粉的级配

本发明中合理地选择了相对较细的级配，提高了细集料的比例，使细集料填充沥青混合料的空隙，提高了沥青混合料的低温抗裂性和耐久性，而高模量剂的加入使沥青混合料的高温性能和水稳定性进一步提高，与其他组分共同发挥了协同作用，取得了特别好的阻燃性能和耐久性能。

下面各实施例及对比例中采用了与本实施例相同的级配，因此后面不再赘述。

沥青混合料制备完成后，对其进行阻燃测试，同时按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程T0739-2011对其进行疲劳试验，此外还对其进行低温抗裂性、高温性能及水稳定性测试，相关试验结果见表2。

实施例2

实施例2与实施例1相似，区别之处仅在于：

步骤S1中，阻燃剂为氯化石蜡52，基质沥青为90号基质沥青，阻燃剂掺量为基质沥青质量的7％

步骤S2中，制备高模量剂的原料为：线性低密度聚乙烯40％、树脂25％、柔性胶25％、功能剂8％及防老剂RD2％。

实施例3

实施例3与实施例1相似，区别之处仅在于：

步骤S1中，阻燃剂为十溴二苯醚和氯化石蜡52的混合物，基质沥青为70号基质沥青，阻燃剂掺量为基质沥青质量的15％

步骤S2中，制备高模量剂的原料为：线性低密度聚乙烯60％、树脂10％、柔性胶20％、功能剂5％及防老剂RD5％。

对比例

将集料在170～180℃温度下干拌10s后，，再加入70号基质沥青进行湿拌，在湿拌过程中加入矿粉，总拌和时间为160～180s。

各项性能测试结果也参见表2。

表2各实施例及对比例的性能对比表

通过上面的实施例和对比例的各项性能检测结果可以看出，加入高模量剂和阻燃剂后的沥青混合料较未加入的沥青混合料具有优异的疲劳性能，更出乎意料的是，通过合理选择组分、组分配比及级配，沥青混合料的高温性能、低温抗裂性及水稳定性也得到了大幅提高，即各组分间的协同效应使得沥青混合料路用性能更优异、耐久性更佳；与此同时，实施例1-3仅仅改变了阻燃剂类型或高模量剂的组成成分，后续的性能试验改变不大。

本发明强调，若轻微调整阻燃剂的类型或比例或掺量(如将上述实施例1的十溴二苯醚换成氯化石蜡52，或换成它们的混合物等)，调整沥青混合料级配、高模量剂组成成分的比例，调整高模量剂与集料、胶结料的拌和时间，会导致相关性能结果不尽相同，这也属于本发明内容范畴。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，其特征在于，包括如下组分：基质沥青、阻燃剂、高模量剂、集料及矿粉；其中，阻燃剂占基质沥青质量的7％～15％，高模量剂占沥青混合料总质量的0.3％～0.5％。

2.根据权利要求1所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，其特征在于，所述基质沥青为70号或90号基质沥青，性能分级达到PG70-22。

3.根据权利要求1所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，其特征在于，所述阻燃剂为溴系阻燃剂、氯系阻燃剂或两者的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，其特征在于，所述溴系阻燃剂为十溴二苯醚，氯系阻燃剂为氯化石蜡52。

5.根据权利要求1所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，其特征在于，所述集料为玄武岩或石灰岩。

6.根据权利要求1所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，其特征在于，所述矿粉为石灰石矿粉。

7.根据权利要求1所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，其特征在于，所述矿粉与集料的级配为：16mm筛孔对应100％通过率，13.2mm筛孔对应92％～95％通过率，9.5mm筛孔对应75％～83％通过率，4.75mm筛孔对应44％～65％通过率，2.36mm筛孔对应28％～44％通过率，1.18mm筛孔对应20％～36％通过率，0.6mm筛孔对应14％～26％通过率，0.3mm筛孔对应9％～18％通过率，0.15mm筛孔对应7％～13％通过率，0.075mm筛孔对应5％～8％通过率。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料，其特征在于，所述高模量剂为由以下质量百分比的原材料组成：

其中，所述树脂为乙烯—醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、聚苯烯中的至少一种；所述柔性胶为聚乙烯、聚苯烯按质量比2:3混合而成的改性树脂；所述功能剂为马来酸酐。

9.如权利要求8所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将阻燃剂加入基质沥青中，掺量为基质沥青质量的7％～15％，制得阻燃型沥青胶结料；

S2、将线性低密度聚乙烯、树脂、柔性胶、功能剂及防老剂RD按照权利要求8所述的比例进行融合，加入到螺杆挤出机中，在180℃～245℃筒体温度、45～60r/min主机转速、45～60r/min喂料速率下熔融挤出、切粒、干燥，并在常温条件下鼓风干燥20min，制得高模量剂；

S3、将符合级配要求的集料在170～180℃温度下干拌10s后，加入步骤S2制得的高模量剂干拌5s，再加入步骤S1制得的阻燃型沥青胶结料进行湿拌，在湿拌过程中加入矿粉，总拌和时间为160～180s。

10.根据权利要求9所述的一种耐久性优异的阻燃型沥青混合料的制备方法，其特征在于，高模量剂占沥青混合料总质量的0.35％。