阻燃改性沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料
阅读：139发布：2020-05-19
专利汇可以提供阻燃改性沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 建筑材料 领域，具体涉及到一种用于隧道路面铺装的阻燃改性 沥青 马 蹄 脂碎石(SMA)混合料，其特征是选用阻燃剂加入沥青混合料，使混合料具有 阻燃性 能，并充分发挥沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料的路用性能优势，阻燃改性沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料的组分包括重交通沥青， 聚合物 改性剂，阻燃剂，集料，填料， 纤维 稳定剂。，下面是阻燃改性沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料专利的具体信息内容。
技术领域
发明涉及一种沥青混合料，尤其是一种适用于公路隧道路面铺装的 可起阻燃效果的改性沥青混合料。
背景技术
伴随着我国高速公路的迅猛发展，公路隧道的数量也在不断增加。 公路隧道作为公路的一个特殊路段，长度从几百米到几公里不等，设想在这一 特殊路段，一旦发生汽车电路火灾，汽车货物火灾及交通事故汽车碰撞、货物 汽车(特别是油罐车)颠覆引起的火灾，会出现烟雾大、温度高、排烟困难、 疏散困难、火灾扑救困难等现象，其后果不堪设想。中外公路界已发生过多起 这类事故，损失惨重。由此可见，对于公路隧道的防火问题，应以防范为主， 竭力从源头上消除各类火灾隐患。
目前，国内大多数隧道路面普遍采用水泥混凝土或沥青进行铺装，虽然在 一定程度上，水泥混凝土路面相对沥青混凝土路面在耐水性、环保性等方面要 优于沥青混凝土路面，且在铺装时还可以避免沥青散发出来的有害气体对人体 所造成的危害。但是，据国内外诸多研究表明，水泥混凝土已经很难满足现代 隧道内路面的要求，沥青混凝土路面以其行车舒适、噪音小、扬尘少、维修方 便等优点被广为应用，是目前用于公路建设的主要工程材料。
与大多数有机合成聚合物一样，沥青在空气中具有可燃性，随着其作为建 筑材料在工程上的广泛应用，由其所引发的火灾的危险性正逐步上升。尤其是 作为长距离隧道内路面的铺装材料，一旦发生车辆火灾，沥青路面也会同时起 火或生成浓烟，从而在无形之中加重了火灾和人员逃生的难度。例如，世界第 二长隧道瑞士圣哥达隧道重大火灾惨案，由于现场使用的各种未经阻燃处理的 材料燃烧所释放的大量有毒气体，从而使人们在短时间内很快窒息死亡，人数 多达41人。
为了解决隧道防火问题，目前，人们通过采取两种不同的方式来降低隧道 内沥青路面的可燃性。一种是在沥青混凝土中添加阻燃剂，通过其和沥青中可 燃有机化合物燃烧时所分解产生物质发生反应，从而减缓或终止燃烧的链式反 应，达到阻燃的目的。另一种是采用在沥青混凝土铺装的路面层上涂抹阻火耐 温涂料，通过隔离沥青路面层起到防火的效果。
李祖伟、陈辉强等人在“阻燃沥青改性技术研究及其阻燃机理”(2002，《长 沙交通学院学报》，Vol.18，No.4，P.44-47)中，根据国内外相关先进技术和 隧道内特殊的使用环境，提出了隧道铺装的技术要求，并且研究了适合隧道铺 装的沥青阻燃改性技术和其阻燃机理。其相关阻燃技术主要是通过在沥青混凝 土中添加卤系阻燃剂和无机金属化合物阻燃剂，利用卤系阻燃剂在高温下发生 分解反应释放出HX(X表示卤系)，HX与火焰中的游离基发生链式反应，使游离 基浓度降低，从而减缓或终止燃烧的链式反应，达到阻燃的目的；无机金属化 合物受热到一定温度会发生分解，并生成水，这个反应本身就是吸热反应，且 反应所生成的水也可以吸收大量的热，从而降低了体系的温度，延缓了沥青的 分解，达到阻燃的目的。在一定程度上，虽然卤系阻燃剂和无机金属化合物阻 燃剂的相互协同效应可以起到明显的阻燃效果，但是卤系阻燃剂的热稳定性和 抑烟性都相对比较差，无机金属化合物要想达到理想的阻燃效果，必须加大其 填充量，而使填充量加大，必然导致沥青混炼，成型时流动性差，使材料的加 工和机械性能下降。
美国专利US4659381公开了一种阻燃沥青混合料，它是通过在改性沥青中 添加至少一种卤系阻燃剂和至少一种含磷的无机化合物，如磷酸铵或红磷，来 达到防火阻燃的目的。虽然在一定程度上，它可以较好地满足现代防火隧道路 面的特殊要求，但是由于其只采用了惰性填料作为填充剂，混合料组成结构的 稳定性用于公路防火隧道路面时，效果并不是很好。
发生火灾时，烟是最先产生且最易致命的因素，据资料统计，火灾中死亡 人数有80％是烟窒息所致。而现有阻燃技术当中，却很少有将“阻燃”与“抑烟” 相提并论，况且对于某些高聚物而言，“抑烟”比“阻燃”更为重要，尤其是含 卤系的阻燃剂是烟雾主要的发烟源，所以，能否开发出一种既能够阻燃，又能 够抑烟的高效阻燃剂是今后业界发展的主要方向和趋势。
目前，国内大多数隧道路面普遍采用水泥混凝土或沥青进行铺装，虽然在 一定程度上，水泥混凝土路面相对沥青混凝土路面在耐水性、环保性等方面要 优于沥青混凝土路面，且在铺装时还可以避免沥青散发出来的有害气体对人体 所造成的危害。但是，据国内外诸多研究表明，水泥混凝土已经很难满足现代 隧道内路面的要求，沥青混凝土路面以其行车舒适、噪音小、扬尘少、维修方 便等优点被广为应用，是目前用于公路建设的主要工程材料。
与大多数有机合成聚合物一样，沥青在空气中具有可燃性，随着其作为建 筑材料在工程上的广泛应用，由其所引发的火灾的危险性正逐步上升。尤其是 作为长距离隧道内路面的铺装材料，一旦发生车辆火灾，沥青路面也会同时起 火或生成浓烟，从而在无形之中加重了火灾和人员逃生的难度。例如，世界第 二长隧道瑞士圣哥达隧道重大火灾惨案，由于现场使用的各种未经阻燃处理的 材料燃烧所释放的大量有毒气体，从而使人们在短时间内很快窒息死亡，人数 多达41人。
为了解决隧道防火问题，目前，人们通过采取两种不同的方式来降低隧道 内沥青路面的可燃性。一种是在沥青混凝土中添加阻燃剂，通过其和沥青中可 燃有机化合物燃烧时所分解产生物质发生反应，从而减缓或终止燃烧的链式反 应，达到阻燃的目的。另一种是采用在沥青混凝土铺装的路面层上涂抹阻火耐 温涂料，通过隔离沥青路面层起到防火的效果。
李祖伟、陈辉强等人在“阻燃沥青改性技术研究及其阻燃机理”(2002，《长 沙交通学院学报》，Vol.18，No.4，P.44-47)中，根据国内外相关先进技术和 隧道内特殊的使用环境，提出了隧道铺装的技术要求，并且研究了适合隧道铺 装的沥青阻燃改性技术和其阻燃机理。其相关阻燃技术主要是通过在沥青混凝 土中添加卤系阻燃剂和无机金属化合物阻燃剂，利用卤系阻燃剂在高温下发生 分解反应释放出HX(X表示卤系)，HX与火焰中的游离基发生链式反应，使游离 基浓度降低，从而减缓或终止燃烧的链式反应，达到阻燃的目的；无机金属化 合物受热到一定温度会发生分解，并生成水，这个反应本身就是吸热反应，且 反应所生成的水也可以吸收大量的热，从而降低了体系的温度，延缓了沥青的 分解，达到阻燃的目的。在一定程度上，虽然卤系阻燃剂和无机金属化合物阻 燃剂的相互协同效应可以起到明显的阻燃效果，但是卤系阻燃剂的热稳定性和 抑烟性都相对比较差，无机金属化合物要想达到理想的阻燃效果，必须加大其 填充量，而使填充量加大，必然导致沥青混炼，成型时流动性差，使材料的加 工和机械性能下降。
美国专利US4659381公开了一种阻燃沥青混合料，它是通过在改性沥青中 添加至少一种卤系阻燃剂和至少一种含磷的无机化合物，如磷酸铵或红磷，来 达到防火阻燃的目的。虽然在一定程度上，它可以较好地满足现代防火隧道路 面的特殊要求，但是由于其只采用了惰性填料作为填充剂，混合料组成结构的 稳定性用于公路防火隧道路面时，效果并不是很好。
发生火灾时，烟是最先产生且最易致命的因素，据资料统计，火灾中死亡 人数有80％是烟窒息所致。而现有阻燃技术当中，却很少有将“阻燃”与“抑烟” 相提并论，况且对于某些高聚物而言，“抑烟”比“阻燃”更为重要，尤其是含 卤系的阻燃剂是烟雾主要的发烟源，所以，能否开发出一种既能够阻燃，又能 够抑烟的高效阻燃剂是今后业界发展的主要方向和趋势。
发明内容
本发明在目前的阻燃技术的基础上采用阻燃剂和聚合物复合改性 沥青，并配制用于隧道铺装的沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料。该混合料具有 以下特点：(1)阻燃；(2)具有普通SMA混合料具有的良好路用性能；(3)摩 擦系数高；(4)噪音低。
本发明阻燃改性沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料包括以下组分：重交通沥青， 聚合物改性剂，阻燃剂，集料，填料，纤维稳定剂，各组分材料性质和掺加量 如下：
重交通沥青，标号为AH-70或AH-90或AH-110。
聚合物改性剂可以是SBS或SBR或SB或PE或橡胶粉，掺量为重交通沥青 掺量的1％～12％。
阻燃剂采用卤化阻燃剂，可以是多溴联苯氧化物或多溴苯或多溴二苯酚-A 和酯或多溴二苯氧基化合物或多溴苯邻二甲酰亚胺，掺量为重交通沥青和聚合 物改性剂总质量的1％～20％。
重交通沥青、聚合物改性剂和阻燃剂混合物在阻燃沥青混合料中的用量为 5.7％～6.4％。
集料可以是玄武岩或辉绿岩或石灰岩，技术要求见下表：
表1集料技术要求
测试指标 要求 压碎值(％) ≯25 落杉机磨耗(％) ≯30 表观密度(g/cm2) ≮2.6 吸水率(％) ≯2.0 与沥青的粘附性(级) ≮4 针片状颗粒含量(％) ≯15 软石含量(BPN) ≯1
填料：石灰石矿粉或消石灰或水泥；
集料、填料整体级配为：
表2级配范围
筛孔 /mm 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.30 0.07 5
通过率 /％ 100 90～1 00 50～7 5 18～3 0 15～2 6 14～2 4 12～2 0 10～1 6 8～12
纤维稳定剂可以是聚丙烯腈纤维或聚酯纤维或木质素纤维，掺量为混合料质量 的0.1％～0.5％。
本发明阻燃改性沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料包括以下组分：重交通沥青， 聚合物改性剂，阻燃剂，集料，填料，纤维稳定剂，各组分材料性质和掺加量 如下：
重交通沥青，标号为AH-70或AH-90或AH-110。
聚合物改性剂可以是SBS或SBR或SB或PE或橡胶粉，掺量为重交通沥青 掺量的1％～12％。
阻燃剂采用卤化阻燃剂，可以是多溴联苯氧化物或多溴苯或多溴二苯酚-A 和酯或多溴二苯氧基化合物或多溴苯邻二甲酰亚胺，掺量为重交通沥青和聚合 物改性剂总质量的1％～20％。
重交通沥青、聚合物改性剂和阻燃剂混合物在阻燃沥青混合料中的用量为 5.7％～6.4％。
集料可以是玄武岩或辉绿岩或石灰岩，技术要求见下表：
表1集料技术要求
测试指标 要求 压碎值(％) ≯25 落杉机磨耗(％) ≯30 表观密度(g/cm2) ≮2.6 吸水率(％) ≯2.0 与沥青的粘附性(级) ≮4 针片状颗粒含量(％) ≯15 软石含量(BPN) ≯1
填料：石灰石矿粉或消石灰或水泥；
集料、填料整体级配为：
表2级配范围
筛孔 /mm 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.30 0.07 5
通过率 /％ 100 90～1 00 50～7 5 18～3 0 15～2 6 14～2 4 12～2 0 10～1 6 8～12
纤维稳定剂可以是聚丙烯腈纤维或聚酯纤维或木质素纤维，掺量为混合料质量 的0.1％～0.5％。
具体实施方式
阻燃改性沥青马蹄脂碎石(SMA)混合料，包括以下几种组分，
集料：玄武岩，符合表1之规定。
填料：石灰石矿粉。
矿料(集料+填料)级配为：
筛孔/mm 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.30 0.075 通过率/％ 100 68.0 26.5 18.9 14.9 12.5 11.0 9.5
重交通沥青：AH-90重交通沥青，由茂明石化生产；
聚合物改性剂：星型SBS改性剂，掺加量为重交通沥青的4.5％；
阻燃剂：十溴二苯醚，掺量为重交通沥青和聚合物改性剂混合物的8％；
重交通沥青+聚合物改性剂+阻燃剂混合物∶集料+填料＝6∶100
纤维稳定剂：德兰尼特AS II聚丙烯腈纤维，掺量为混合料总质量的0.3％。
集料：玄武岩，符合表1之规定。
填料：石灰石矿粉。
矿料(集料+填料)级配为：
筛孔/mm 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.30 0.075 通过率/％ 100 68.0 26.5 18.9 14.9 12.5 11.0 9.5
重交通沥青：AH-90重交通沥青，由茂明石化生产；
聚合物改性剂：星型SBS改性剂，掺加量为重交通沥青的4.5％；
阻燃剂：十溴二苯醚，掺量为重交通沥青和聚合物改性剂混合物的8％；
重交通沥青+聚合物改性剂+阻燃剂混合物∶集料+填料＝6∶100
纤维稳定剂：德兰尼特AS II聚丙烯腈纤维，掺量为混合料总质量的0.3％。
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