一种阻燃沥青混合料及其制备方法与流程

本发明涉及隧道施工，具体来讲涉及的是一种阻燃沥青混合料及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国公路规划网的加速建设，山区公路建设进一步增多，隧道及隧道群建设在我国新建公路中的规模越来越大，隧道总长所占公路路线总长的比例越来越高。目前，隧道路段所用铺面材料与一般路基段的铺面材料差别不大，有沥青混凝土和水泥混凝土两大类。国内常见的隧道路面类型为水泥混凝土路面，隧道外部则多为沥青混凝土路面，究其原因，一方面水泥混凝土路面强度高、水温性好，使用寿命长，另一方面则是由于水泥混凝土路面的防火性能比较好，比较明亮，但是随着隧道水泥路面的通车营运，水泥路面也存在抗滑性能衰减很快、平整度较差、养护维修困难等缺点。而沥青路面因其表面平整、降噪功能明显、良好的行车舒适性、易于维护等优点，越来越广泛地应用于隧道路面。

2、然而沥青作为一种可燃物，在隧道事故引起火灾时，沥青材料在公路隧道内会作为助燃物而促进燃烧，加剧蔓延，同时还会放出过量的有毒气体和烟雾。因此在隧道中使用沥青路面存在很大的安全隐患，必须对沥青混合料进行阻燃处理，才能在隧道内更安全的使用，研究隧道沥青路面的阻燃性能具有重要的现实意义。

3、目前常用的路用阻燃剂主要有膨胀型阻燃剂和无机阻燃剂两大体系，膨胀型阻燃剂以磷、氮为主要成分，无机阻燃剂主要成分为氢氧化合物，其在受热过程中释放水蒸气稀释周围可燃性气体和吸收热量从而起到阻燃的作用，一般掺量较大，属于添加型阻燃剂，目前氢氧化铝和氢氧化镁同时具有消烟、阻燃和填充三大功能，应用最为广泛，但是其存在填充量大，与沥青相容性差的缺陷，从而影响阻燃剂对沥青混合料的阻燃效果。

技术实现思路

1、因此，为了解决氢氧化合物阻燃剂添加量过大引发的缺陷，同时具有优异的阻燃性能，本技术提供一种阻燃沥青混合料及其制备方法。

2、本发明是这样实现的，构造一种阻燃沥青混合料，采用如下的技术方案：以重量份计，原料包括6-12份基质沥青、8-15份矿粉、80-100份碎石和1-3份阻燃剂；

3、所述阻燃剂由含8-12份氢氧化合物和2-3份硼酸锌以及3-5份碳酸氢钙的水溶液以及含有8-12份聚n-异丙基酰胺、4-8份聚丙烯和3-7份石蜡以及10-15份聚二甲基硅氧烷的溶液通过乳液聚合后洗涤干燥得到。

4、通过采用上述技术方案，本技术中阻燃剂选用氢氧化合物与硼酸锌的复配，同时与添加有聚n-异丙基酰胺和聚丙烯的溶液进行乳液聚合，聚n-异丙基酰胺接枝到聚丙烯上形成温感膜，在常温下膜孔封闭，而受热起火时，聚n-异丙基酰胺接枝链收缩膜孔开放，形成供氢氧化合物受热过程中释放水蒸气通过的通道，从而可以稀释周围可燃性气体和吸收热量，起到阻燃作用，而且石蜡也可以起到一定的相变作用，形态变化的时候吸收热量，降低温度，起到阻燃效果；

5、碳酸氢钙受热生成二氧化碳、水以及碳酸钙，二氧化碳通过形成孔膜扩散，稀释周围氧气，形成不燃气氛，水受热后形成水蒸气透过膜孔进一步稀释可燃性气体，而碳酸钙则起到支撑作用，降低对于沥青路面高温性能影响，而当火灾蔓延，温度过高时，温感膜与碳酸钙高温表面碳化，也可以起到阻燃效果。将上述阻燃材料乳液聚合形成油包水物质，使得聚n-异丙基酰胺和聚丙烯不仅形成温感膜，而且实现对于无机阻燃剂的包覆，提高其在沥青中的相容性，也改善无机阻燃剂添加量过多导致沥青粘稠度大的问题。

6、可选的，所述阻燃剂通过以下方法制得：

7、将氢氧化合物、硼酸锌以及碳酸氢钙加入3-5重量份氯化钠盐水中，得到水溶液；

8、将聚n-异丙基酰胺、聚丙烯和石蜡以及聚二甲基硅氧烷的溶液混合，得到有机相溶液，然后将水溶液滴加至有机相溶液中，在40-45℃搅拌1-1.5h，然后γ射线照射20-30min，经过抽滤、洗涤，室温干燥4-5h，得到阻燃剂。

9、通过采用上述技术方案，将含有阻燃剂的无机填料溶解于氯化钠盐水中，再滴加至有机相溶液中，形成油包水结构，而且经过γ射线照射后，使得聚n-异丙基酰胺接枝于聚丙烯上，从而形成温感膜。

10、可选的，所述氢氧化合物选用质量比为1：（1.5-2）的超细氢氧化铝和氢氧化镁。

11、可选的，所述有机相溶液中还添加有2-3份硅烷偶联剂。

12、通过采用上述技术方案，有机相溶液中硅烷偶联剂的添加，使得水溶液滴加至有机相溶液中的时候，水相中氢氧化铝和氢氧化镁表面与硅烷偶联剂的亲水端键合，改善氢氧化铝和氢氧化镁易团聚的问题，使其分散更均匀。

13、可选的，所述阻燃沥青混合料的原料还包括2-5重量份温拌剂。

14、通过采用上述技术方案，温拌剂作为表面活性剂，混合料中加入温拌剂后，表面活性剂胶团与热沥青接触，胶团外围水分迅速蒸发散失，亲油基于沥青接触，残留未散失的水分子与表面活性剂亲水基结合，从而在包裹集料的沥青间形成大量具有润滑功能的结构性水膜，混合料的摊铺、压实过程中，结构性水膜发挥润滑作用，从而提高摊铺速度并且混合料易压实，从而实现混合料的降温拌合、摊铺、压实。缓解长大隧道施工通风困难，拌合过程和铺摊过程中产生的有毒气体和烟尘不能得到有效疏散的困难。

15、可选的，所述基质沥青选用质量比为1：（2-4）的重交沥青和改性沥青的混合物。

16、可选的，所述改性沥青选用sbs改性沥青。

17、本技术提供一种阻燃沥青混合料的制备方法，采用如下技术方案：

18、一种阻燃沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

19、将碎石和矿粉混合搅拌，得到混合物；

20、将基质沥青加热到150-165℃，并进行搅拌，然后加入混合物和其余原料，进行湿拌，得到阻燃沥青混合料。

21、本发明具有如下优点：

22、1、本技术中阻燃剂选用氢氧化合物与硼酸锌的复配，同时与添加有聚n-异丙基酰胺和聚丙烯的溶液进行乳液聚合，将上述阻燃材料乳液聚合形成油包水物质，使得聚n-异丙基酰胺和聚丙烯不仅形成温感膜，而且实现对于无机阻燃剂的包覆，提高其在沥青中的相容性，也改善无机阻燃剂添加量过多导致沥青粘稠度大的问题；

23、2、本技术中聚n-异丙基酰胺接枝到聚丙烯上形成温感膜，在常温下膜孔封闭，而受热起火时，聚n-异丙基酰胺接枝链收缩膜孔开放，形成供氢氧化合物受热过程中释放水蒸气通过的通道，从而可以稀释周围可燃性气体和吸收热量，起到阻燃作用；

24、3、本技术中碳酸氢钙的添加受热生成二氧化碳、水以及碳酸钙，二氧化碳通过形成孔膜扩散，稀释周围氧气，形成不燃气氛，水受热后形成水蒸气透过膜孔进一步稀释可燃性气体，而碳酸钙则起到支撑作用，降低对于沥青路面高温性能影响，而当火灾蔓延，温度过高时，温感膜与碳酸钙高温表面碳化，也可以起到阻燃效果；

25、4、本技术中有机相溶液中硅烷偶联剂的添加，使得水溶液滴加至有机相溶液中的时候，水相中氢氧化铝和氢氧化镁表面与硅烷偶联剂的亲水端键合，改善氢氧化铝和氢氧化镁易团聚的问题，使其分散更均匀。