本發(fā)明涉及改性瀝青技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無機阻燃改性瀝青及其制備工藝。

背景技術(shù)：

伴隨著我國高速公路的迅猛發(fā)展，公路隧道的數(shù)量也在不斷增加。目前，國內(nèi)大多數(shù)隧道路面普遍采用水泥混凝土或瀝青進行鋪裝，相對于水泥混凝土路面，瀝青混凝土路面具有行車舒適、行車噪音低、抗滑性好和易維修等特點。因此，瀝青混凝土在路面及橋面鋪裝中逐漸代替水泥混凝土是一種趨勢。但瀝青作為一種有機類混合物，在一定的條件下具有可燃性，一旦發(fā)生車輛火災(zāi)，瀝青路面也會同時起火或生成濃煙，從而在無形之中加重了搶險救災(zāi)和人員逃生的難度。

現(xiàn)有技術(shù)采取在瀝青混凝土中添加阻燃添加劑，通過其和瀝青中可燃有機化合物燃燒時所分解產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而減緩或終止燃燒的鏈式反應(yīng)，達到阻燃的目的。然而，現(xiàn)有阻燃改性瀝青中多添加鹵系阻燃劑，由于鹵系阻燃劑在燃燒時產(chǎn)生大量的煙霧和鹵化氫氣體(hcl或hbr等)，這些有毒有害鹵化氫氣體在隧道中久久不能散去，加重了搶險救災(zāi)和人員逃生的難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種環(huán)保、無毒無害的無機阻燃改性瀝青，其能夠在道路火災(zāi)中有效減少路面燃燒的溫度及有效避免燃燒過程中產(chǎn)生過多煙塵；

本發(fā)明還有一個目的是提供一種環(huán)保、無毒無害的無機阻燃改性瀝青的制備方法，其能夠為無機阻燃改性瀝青發(fā)揮最大效能提供有效制備工藝。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種無機阻燃改性瀝青，按重量份數(shù)計，包括以下組分：

組分a：基質(zhì)瀝青28-34份、可膨脹石墨4-6份、硼酸鋅1-3份、

阻燃膠2-6份、粒徑不大于8mm的碎石料90-104份、

氫氧化鋁1-3份、碳纖維2-6份、沸石6-12份；

組分b：重交通道路瀝青38-45份、基質(zhì)瀝青25-32份、

粒徑不大于12mm的碎石料60-70份、膨脹蛭石10-15份、

蛭石5-10份、阻燃膠3-5份、氫氧化鎂1-3份、

金屬纖維3-7份、沸石10-18份；

其中，在鋪設(shè)施工中，將分別制備獲得的組分a和組分b分層鋪設(shè)在路面上，且組分b鋪設(shè)在組分a的上方，組分b的鋪設(shè)厚度為1-3cm，組分a的鋪設(shè)厚度至少4cm。

優(yōu)選的是，按重量份數(shù)計，包括以下組分：

組分a：基質(zhì)瀝青28-30份、可膨脹石墨4-5份、硼酸鋅1-2份、

阻燃膠4-6份、粒徑不大于8mm的碎石料100-104份、

氫氧化鋁1-2份、碳纖維5-6份、粒徑為2-5mm的沸石8-10份、

沸石粉1-2份；

組分b：重交通道路瀝青42-45份、基質(zhì)瀝青30-32份、

粒徑不大于12mm的碎石料65-70份、膨脹蛭石13-15份、

蛭石8-10份、阻燃膠5份、氫氧化鎂2-3份、

金屬纖維3-5份、粒徑為1-4mm的沸石16-18份、

沸石粉3-5份；

其中，在鋪設(shè)施工中，將分別制備獲得的組分a和組分b分層鋪設(shè)在路面上，且組分b鋪設(shè)在組分a的上方，組分b的鋪設(shè)厚度為1cm，組分a的鋪設(shè)厚度為4cm。

優(yōu)選的是，按重量份數(shù)計，組分a中粒徑不大于8mm的碎石料包括粒徑為4-8mm的碎石22-26份、粒徑為2-4.5mm的機制砂10-14份和水泥粉8-12份。

優(yōu)選的是，組分b中粒徑不大于12mm的碎石料包括粒徑為5-12mm的碎石18-22份、粒徑為4-8mm的碎石10-13份、粒徑為2-4.5mm的機制砂12-15份和礦粉10-15份。

優(yōu)選的是，所述碳纖維為經(jīng)質(zhì)量百分數(shù)為1％的苯亞磺酸鈉鹽溶液浸泡處理10-20min后，烘干處理制得。

優(yōu)選的是，組分a中沸石粒徑為3-4mm；組分b中沸石粒徑為1-2mm的沸石。

一種無機阻燃改性瀝青的制備工藝，包括以下步驟：

步驟一、制備組分a：按重量份數(shù)計，將沸石粉、沸石和阻燃膠混合均勻后制備獲得混合填料ⅰ，備用；

步驟二、按重量份數(shù)，將氫氧化鋁、可膨脹石墨、硼酸鋅和碳纖維混合均勻后制備獲得混合填料ⅱ，備用；

步驟三、在瀝青貯存罐a中將基質(zhì)瀝青融溶并加熱至95～110℃，在1000～1200r/min速度下恒溫攪拌剪切處理30～40分鐘；

步驟四、將瀝青貯存罐a中的基質(zhì)瀝青升溫至150～160℃，在1000～1200r/min速度下攪拌剪切，同時向瀝青貯存罐a的基質(zhì)瀝青中加入按重量份數(shù)計的粒徑不大于8mm的碎石料，保溫攪拌30～40分鐘；

步驟五、將混合填料ⅱ加入瀝青儲存罐a中，保溫攪拌40～48分鐘，將基質(zhì)瀝青降溫至80-100℃后，向其中加入混合填料ⅰ，保溫攪拌10-15min制得組分a，備用；

步驟六、制備組分b：按重量份數(shù)計，將沸石粉、沸石和阻燃膠混合均勻后制備獲得混合填料ⅲ，備用；

步驟七、按重量份數(shù)，將氫氧化鎂、蛭石、膨脹蛭石和金屬纖維混合均勻后制備獲得混合填料ⅳ，備用；

步驟八、按重量份數(shù)，在瀝青貯存罐b中將重交通道路瀝青和基質(zhì)瀝青融溶并加熱至95～110℃后恒溫攪拌處理30～40分鐘制得混合瀝青；

步驟九、將瀝青貯存罐b中的混合瀝青升溫至150～160℃，在1000～1200r/min速度下攪拌剪切，同時向瀝青貯存罐b的混合瀝青中加入按重量份數(shù)計的粒徑不大于12mm的碎石料，保溫攪拌30～40分鐘；

步驟十、將混合填料ⅳ加入瀝青儲存罐b中，保溫攪拌40～48分鐘，將混合瀝青降溫至80-100℃后，向其中加入混合填料ⅲ，在1000～1200r/min速度下攪拌剪切10-15min制得組分b，備用；

其中，在鋪設(shè)施工前，將制備獲得的組分a和組分b分別升溫至120-130℃，在1000～1200r/min速度下保溫攪拌剪切8-15min；

在鋪設(shè)施工中，將組分a和組分b分層鋪設(shè)在路面上，且組分b鋪設(shè)在組分a的上方，組分b的鋪設(shè)厚度為1cm，組分a的鋪設(shè)厚度為4cm。

優(yōu)選的是，所述步驟四中、將瀝青貯存罐a中的基質(zhì)瀝青升溫至160℃，在1100r/min速度下攪拌剪切，同時向瀝青貯存罐a的基質(zhì)瀝青中加入按重量份數(shù)計的粒徑不大于8mm的碎石料，保溫攪拌30分鐘。

優(yōu)選的是，所述步驟九中、將瀝青貯存罐b中的混合瀝青升溫至150℃，在1200r/min速度下攪拌剪切，同時向瀝青貯存罐b的混合瀝青中加入按重量份數(shù)計的粒徑不大于12mm的碎石料，保溫攪拌40分鐘。

優(yōu)選的是，所述步驟十中、將混合填料ⅳ加入瀝青儲存罐b中，保溫攪拌48分鐘，將基質(zhì)瀝青降溫至100℃后，向其中加入混合填料ⅲ，在1000r/min速度下攪拌剪切15min制得組分b，備用。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

制備將沸石粉、沸石和阻燃膠混合均勻，將沸石通過沸石粉和阻燃膠包裹住，避免其與高溫的基質(zhì)瀝青混合時沸騰，避免其消耗過多；

將氫氧化鋁、可膨脹石墨、硼酸鋅和碳纖維混合可以均勻后制備獲得混合填料ⅱ，備用；

組分a和組分b中加入碎石料的粒徑不同，組分b的較大粒徑的碎石料層增加了瀝青路面的率，提高泄露燃油的擴散和滲漏速度，避免燃油過于集中，引起局部燃燒溫度過高，降低整體瀝青路面的燃燒溫度；

在起火燃燒時，組分b中的氫氧化鎂和阻燃膠首先起到阻燃作用，與此同時，膨化蛭石對產(chǎn)生的煙氣進行一定的吸附，而沸石經(jīng)加熱產(chǎn)生大量水蒸氣，對路面進行一定的降溫處理，并且水蒸氣可以與產(chǎn)生的煙氣進行充分混合并吸附在膨化蛭石上；隨著溫度的逐漸升高部分蛭石持續(xù)發(fā)生膨化，在路面瀝青層形成較厚的吸附層，延長對煙氣的吸附效果；金屬纖維將熱量逐漸輸送至下層的組分a中，組分a中的沸石接連提供更多水蒸氣，可膨脹石墨和碳纖維對后續(xù)產(chǎn)生煙氣也起到更好的輔助吸附作用，有效減少路面起火產(chǎn)生的煙氣，此外氫氧化鋁、硼酸鋅和阻燃膠等還能起到有效的阻燃作用，降低煙塵產(chǎn)生量；

綜上所述，本發(fā)明中由于選用的協(xié)同阻燃劑配比合適，效果好，氧指數(shù)和阻燃效率均獲得明顯提高。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應(yīng)當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

實施例1

一種無機阻燃改性瀝青，按重量份數(shù)計，包括以下組分：

組分a：基質(zhì)瀝青28份、可膨脹石墨4份、硼酸鋅1份、

阻燃膠2份、粒徑不大于8mm的碎石料90份、

氫氧化鋁1份、碳纖維2份、沸石6份；

組分b：重交通道路瀝青38份、基質(zhì)瀝青25份、

粒徑不大于12mm的碎石料60份、膨脹蛭石10份、

蛭石5份、阻燃膠3份、氫氧化鎂1份、

金屬纖維3份、沸石10份；

其中，在鋪設(shè)施工中，將分別制備獲得的組分a和組分b分層鋪設(shè)在路面上，且組分b鋪設(shè)在組分a的上方，組分b的鋪設(shè)厚度為1cm，組分a的鋪設(shè)厚度4cm；

按重量份數(shù)計，組分a中粒徑不大于8mm的碎石料包括粒徑為4-8mm的碎石22份、粒徑為2mm的機制砂10份和水泥粉8份；

組分b中粒徑不大于12mm的碎石料包括粒徑為12mm的碎石22份、粒徑為8mm的碎石10份、粒徑為4.5mm的機制砂15份和礦粉10份；

所述碳纖維為經(jīng)質(zhì)量百分數(shù)為1％的苯亞磺酸鈉鹽溶液浸泡處理10-20min后，烘干處理制得。

實施例2

一種無機阻燃改性瀝青，按重量份數(shù)計，包括以下組分：

組分a：基質(zhì)瀝青30份、可膨脹石墨5份、硼酸鋅2份、

阻燃膠6份、粒徑不大于8mm的碎石料100份、

氫氧化鋁2份、碳纖維6份、粒徑為2-5mm的沸石10份、沸

石粉2份；

組分b：重交通道路瀝青45份、基質(zhì)瀝青32份、

粒徑不大于12mm的碎石料70份、膨脹蛭石15份、

蛭石10份、阻燃膠5份、氫氧化鎂3份、

金屬纖維5份、粒徑為4mm的沸石18份、

沸石粉5份；

其中，在鋪設(shè)施工中，將分別制備獲得的組分a和組分b分層鋪設(shè)在路面上，且組分b鋪設(shè)在組分a的上方，組分b的鋪設(shè)厚度為2cm，組分a的鋪設(shè)厚度為5cm；

按重量份數(shù)計，組分a中粒徑不大于8mm的碎石料包括粒徑為8mm的碎石26份、粒徑為4.5mm的機制砂14份和水泥粉12份；

組分b中粒徑不大于12mm的碎石料包括粒徑為12mm的碎石22份、粒徑為8mm的碎石13份、粒徑為4.5mm的機制砂15份和礦粉15份；

所述碳纖維為經(jīng)質(zhì)量百分數(shù)為1％的苯亞磺酸鈉鹽溶液浸泡處理10-20min后，烘干處理制得。

實施例3

一種無機阻燃改性瀝青，按重量份數(shù)計，包括以下組分：

組分a：基質(zhì)瀝青34份、可膨脹石墨6份、硼酸鋅3份、

阻燃膠6份、粒徑不大于8mm的碎石料104份、

氫氧化鋁3份、碳纖維6份、沸石12份；

組分b：重交通道路瀝青45份、基質(zhì)瀝青32份、

粒徑不大于12mm的碎石料70份、膨脹蛭石15份、

蛭石10份、阻燃膠5份、氫氧化鎂3份、

金屬纖維7份、沸石18份；

其中，在鋪設(shè)施工中，將分別制備獲得的組分a和組分b分層鋪設(shè)在路面上，且組分b鋪設(shè)在組分a的上方，組分b的鋪設(shè)厚度為3cm，組分a的鋪設(shè)厚度6cm；按重量份數(shù)計，組分a中粒徑不大于8mm的碎石料包括粒徑為4mm的碎石24份、粒徑為2mm的機制砂10份和水泥粉10份；

組分b中粒徑不大于12mm的碎石料包括粒徑為9mm的碎石20份、粒徑為6mm的碎石11份、粒徑為3.5mm的機制砂13份和礦粉13份；

所述碳纖維為經(jīng)質(zhì)量百分數(shù)為1％的苯亞磺酸鈉鹽溶液浸泡處理10-20min后，烘干處理制得。

實施例4

一種無機阻燃改性瀝青的制備工藝，包括以下步驟：

步驟一、制備組分a：按重量份數(shù)計，將沸石粉、沸石和阻燃膠混合均勻后制備獲得混合填料ⅰ，備用；

步驟二、按重量份數(shù)，將氫氧化鋁、可膨脹石墨、硼酸鋅和碳纖維混合均勻后制備獲得混合填料ⅱ，備用；

步驟三、在瀝青貯存罐a中將基質(zhì)瀝青融溶并加熱至95～110℃，在1000～1200r/min速度下恒溫攪拌剪切處理30～40分鐘；

步驟四、將瀝青貯存罐a中的基質(zhì)瀝青升溫至150～160℃，在1000～1200r/min速度下攪拌剪切，同時向瀝青貯存罐a的基質(zhì)瀝青中加入按重量份數(shù)計的粒徑不大于8mm的碎石料，保溫攪拌30～40分鐘；

步驟五、將混合填料ⅱ加入瀝青儲存罐a中，保溫攪拌40～48分鐘，將基質(zhì)瀝青降溫至80-100℃后，向其中加入混合填料ⅰ，保溫攪拌10-15min制得組分a，備用；

步驟六、制備組分b：按重量份數(shù)計，將沸石粉、沸石和阻燃膠混合均勻后制備獲得混合填料ⅲ，備用；

步驟七、按重量份數(shù)，將氫氧化鎂、蛭石、膨脹蛭石和金屬纖維混合均勻后制備獲得混合填料ⅳ，備用；

步驟八、按重量份數(shù)，在瀝青貯存罐b中將重交通道路瀝青和基質(zhì)瀝青融溶并加熱至95～110℃后恒溫攪拌處理30～40分鐘制得混合瀝青；

步驟九、將瀝青貯存罐b中的混合瀝青升溫至150～160℃，在1000～1200r/min速度下攪拌剪切，同時向瀝青貯存罐b的混合瀝青中加入按重量份數(shù)計的粒徑不大于12mm的碎石料，保溫攪拌30～40分鐘；

步驟十、將混合填料ⅳ加入瀝青儲存罐b中，保溫攪拌40～48分鐘，將混合瀝青降溫至80-100℃后，向其中加入混合填料ⅲ，在1000～1200r/min速度下攪拌剪切10-15min制得組分b，備用；

其中，在鋪設(shè)施工前，將制備獲得的組分a和組分b分別升溫至120-130℃，在1000～1200r/min速度下保溫攪拌剪切8-15min；

在鋪設(shè)施工中，將組分a和組分b分層鋪設(shè)在路面上，組分a和組分b分層鋪設(shè)的時間間隔不超過10min，且組分b鋪設(shè)在組分a的上方，組分b的鋪設(shè)厚度為1cm，組分a的鋪設(shè)厚度為4cm。

無機阻燃改性瀝青的制備工藝中，所述步驟四中、將瀝青貯存罐a中的基質(zhì)瀝青升溫至160℃，在1100r/min速度下攪拌剪切，同時向瀝青貯存罐a的基質(zhì)瀝青中加入按重量份數(shù)計的粒徑不大于8mm的碎石料，保溫攪拌30分鐘。

無機阻燃改性瀝青的制備工藝中，所述步驟九中、將瀝青貯存罐b中的混合瀝青升溫至150℃，在1200r/min速度下攪拌剪切，同時向瀝青貯存罐b的混合瀝青中加入按重量份數(shù)計的粒徑不大于12mm的碎石料，保溫攪拌40分鐘。

無機阻燃改性瀝青的制備工藝中，所述步驟十中、將混合填料ⅳ加入瀝青儲存罐b中，保溫攪拌48分鐘，將基質(zhì)瀝青降溫至100℃后，向其中加入混合填料ⅲ，在1000r/min速度下攪拌剪切15min制得組分b，備用。

采用實施例4第一個方案中的方法，并應(yīng)用實施例1-3中各組分的重量份制備無機改性瀝青的組分a、組分b，并對改性瀝青進行性能檢測，檢測結(jié)果如下表所示，

其中，除氧指數(shù)明顯高于普通改性瀝青(氧指數(shù)為19)外，其他幾個性能指標與普通改性瀝青接近，說明本發(fā)明的無機阻燃改性瀝青既具有優(yōu)良的阻燃性，又具有優(yōu)良的高、低溫吸能和抗老化性能，適合隧道路面鋪裝。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離說明書及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的實施例。