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        阻燃改性瀝青及其混合料性能探析

        2017-05-18 02:59:24鞠興華
        四川水泥 2017年5期

        王 娟 鞠興華

        (陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 渭南 714000)

        阻燃改性瀝青及其混合料性能探析

        王 娟 鞠興華

        (陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 渭南 714000)

        為了降低瀝青在封閉環(huán)境中的燃燒風(fēng)險(xiǎn),本文選用氫氧化鋁(ATH)及氫氧化鎂(MH)阻燃劑作為主要的阻燃改性劑對(duì)基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青進(jìn)行改性,制備了具備阻燃性能的瀝青材料,采用氧指數(shù)試驗(yàn)全面評(píng)價(jià)不同類型阻燃改性瀝青的阻燃性能,并采用馬歇爾試件燃燒試驗(yàn)對(duì)其阻燃性能進(jìn)行驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上,采用高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)及低溫抗裂性試驗(yàn)評(píng)價(jià)阻燃改性瀝青混合料的路用性能。

        道路材料;阻燃瀝青;阻燃性能;路用性能

        0 引言

        瀝青路面作為重要的路面形式之一,在我國(guó)各級(jí)道路中均占有較大的比重,應(yīng)用非常廣泛。但瀝青材料作為一種有機(jī)復(fù)合物,在外界明火條件下極易燃燒,在燃燒過(guò)程中會(huì)揮發(fā)出大量的有害氣體和瀝青煙,具有較高的安全隱患[1]?,F(xiàn)有隧道等封閉交通設(shè)施內(nèi)部多為瀝青路面,如內(nèi)部發(fā)生車禍爆炸,可能會(huì)引起瀝青燃燒,將導(dǎo)致火災(zāi)的產(chǎn)生,對(duì)于道路安全和人身安全造成不可挽回的損失[2-3]。而該類事故事件已多次在現(xiàn)實(shí)中發(fā)生,這敲響了人們的警鐘,瀝青材料阻燃作為重要議題在道路領(lǐng)域展開(kāi)[4]。國(guó)內(nèi)外研究人員針對(duì)瀝青材料阻燃性能開(kāi)展了大量研究,研發(fā)了一系列路用阻燃劑來(lái)提高瀝青材料的阻燃性能[5]。本文選用阻燃性能良好的ATH阻燃劑和MH阻燃劑制備了多種類型阻燃改性瀝青,采用氧指數(shù)試驗(yàn)及馬歇爾試件燃燒試驗(yàn)全面評(píng)價(jià)不同類型阻燃改性瀝青的阻燃性能,在此基礎(chǔ)上,采用高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)及低溫抗裂性試驗(yàn)評(píng)價(jià)阻燃改性瀝青混合料的路用性能,為阻燃改性瀝青在道路領(lǐng)域的良好應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

        1 阻燃改性瀝青制備

        本文選擇殼牌90#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青作為主要的阻燃劑應(yīng)用載體,采用ATH阻燃劑和MH阻燃劑進(jìn)行一定比例的復(fù)配制備成符合瀝青阻燃改性劑,對(duì)兩種瀝青分別進(jìn)行改性。ATH阻燃劑和MH阻燃劑的技術(shù)性能指標(biāo)如下表1及表2所示。

        表1 ATH阻燃劑技術(shù)指標(biāo)

        表2 MH阻燃劑技術(shù)指標(biāo)

        制備方法:取出適量阻燃劑進(jìn)行稱量,將稱量好的ATH阻燃劑和MH阻燃劑按照1:0.5的比例混合均勻,將瀝青加熱至140℃,將預(yù)先混合好的阻燃劑分三次加入瀝青內(nèi)部,并采用高速剪切儀對(duì)瀝青進(jìn)行高速攪拌,充分?jǐn)嚢韬髮⒏男詾r青制備成氧指數(shù)試件或?yàn)r青混合料試件。阻燃劑總質(zhì)量為瀝青質(zhì)量的25%。

        2 阻燃性能研究

        2.1氧指數(shù)評(píng)價(jià)

        氧指數(shù)試驗(yàn)采用LOI氧指數(shù)儀(如圖1)進(jìn)行測(cè)試,試驗(yàn)測(cè)試在氧氣流中進(jìn)行,將制備好的瀝青試件放置于燃燒筒內(nèi),開(kāi)啟氧指數(shù)儀和氧氣流對(duì)阻燃改性瀝青試件的氧指數(shù)進(jìn)行測(cè)試。瀝青氧指數(shù)測(cè)試結(jié)果如表3所示。

        圖1 氧指數(shù)測(cè)試儀

        由上表3分析可知,在加入復(fù)合阻燃劑后,基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青的氧指數(shù)都出現(xiàn)了大幅度的提高,其中基質(zhì)瀝青的氧指數(shù)從17提高至25,提高幅度達(dá)到40%以上,而對(duì)于SBS改性瀝青,氧指數(shù)由19增加到了29,增加幅度達(dá)到了52%,這表明復(fù)合阻燃劑能夠良好的改善瀝青材料的阻燃性能。

        2.2燃燒性能評(píng)價(jià)

        表3 瀝青氧指數(shù)測(cè)試結(jié)果

        依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011),按照AC-13級(jí)配制備馬歇爾試件,采用93#汽油作為燃燒引燃劑,每個(gè)試件澆10ml汽油于其頂面,引燃后記錄燃燒時(shí)間,待冷卻至室溫后稱量質(zhì)量,計(jì)算質(zhì)量損失率。馬歇爾燃燒試驗(yàn)結(jié)果如表4所示

        表4 馬歇爾試件燃燒測(cè)試結(jié)果

        由表4分析可得,在摻加復(fù)合阻燃劑后,基質(zhì)瀝青馬歇爾試件的燃燒時(shí)間大幅度的縮短,具體燃燒時(shí)間降低了30s,約占基質(zhì)瀝青燃燒時(shí)間的27.8%,而質(zhì)量損失也明顯下降;SBS改性瀝青馬歇爾試件的燃燒時(shí)間降低了28s,降低幅度達(dá)到了28.9%,質(zhì)量損失降低幅度達(dá)到了50%。

        3 路用性能研究

        3.1高溫穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)

        依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011),制備尺寸為30cm×30cm×5cm的阻燃改性瀝青混合料車轍板試件,在60℃條件下保溫5h以上,在車轍試驗(yàn)儀內(nèi)部進(jìn)行高溫車轍試驗(yàn),以評(píng)價(jià)阻燃改性瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性。瀝青混凝土車轍試驗(yàn)結(jié)果如下表5所示。

        表5 高溫穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

        由表5分析可得,阻燃改性瀝青的動(dòng)穩(wěn)定度與未摻加阻燃劑的瀝青混合料車轍板的動(dòng)穩(wěn)定度基本一致,這表明阻燃劑的摻加不會(huì)對(duì)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能產(chǎn)生不利影響,能夠滿足道路應(yīng)用的需要。

        3.2低溫抗裂性能評(píng)價(jià)

        依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011),制備阻燃改性瀝青混合料車轍板,并將車轍板試件切割成40mm×40mm×250mm的小梁試件,將小梁試件放置于-10℃的低溫保溫箱中保溫3h以上,然后在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行低溫小梁彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)加載速率為50mm/min。試件最大彎拉應(yīng)變?nèi)缦卤?所示。

        表6 低溫抗裂性測(cè)試結(jié)果

        由表6分析可得,在摻加阻燃改性劑后,基質(zhì)瀝青混合料和SBS瀝青混合料的極限彎拉破壞應(yīng)變均能夠滿足規(guī)范的相關(guān)要求,而且與原樣瀝青混合料試件的極限彎拉強(qiáng)度基本一致,這表明阻燃改性瀝青混合料的低溫抗裂性能良好,完全能夠達(dá)到道路應(yīng)用的實(shí)際需求。

        4 結(jié)論

        (1)在加入復(fù)合阻燃劑后,基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青的氧指數(shù)都出現(xiàn)了大幅度的提高,這表明復(fù)合阻燃劑能夠良好的改善瀝青材料的阻燃性能。

        (2)在摻加復(fù)合阻燃劑后,阻燃改性瀝青馬歇爾試件的燃燒時(shí)間大幅度的縮短,而質(zhì)量損失也明顯下降。

        (3)在摻加阻燃改性劑后,基質(zhì)瀝青混合料和SBS瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度、極限彎拉破壞應(yīng)變均能夠滿足規(guī)范的相關(guān)要求,而且與原樣瀝青混合料試件的動(dòng)穩(wěn)定度及極限彎拉強(qiáng)度基本一致。

        [1]袁小亞, 范芳芳. 阻燃瀝青的研究進(jìn)展[J]. 中外公路, 2012, 32(1):240-243.

        [2]楊樹(shù)人, 李力. 阻燃瀝青及其混合料的研究現(xiàn)狀[J]. 石油瀝青, 2007, 21(4):1-5.

        [3]付永然, 林元奎. 阻燃瀝青的研究進(jìn)展與建議[J]. 石油瀝青, 2006, 20(6):69-71.

        [4]羅小鋒, 余劍英, 吳少鵬,等. 阻燃瀝青的制備與性能研究[J]. 石油瀝青, 2005, 19(4):11-13.

        [5]劉薇, 張方方, 張捷,等. 隧道阻燃瀝青及混合料阻燃性能評(píng)價(jià)[J]. 中外公路, 2010, 30(5):244-247.

        G322

        B

        1007-6344(2017)05-0342-02

        陳?。?991-),男(漢族),湖北隨州,重慶交通大學(xué),研究生,橋梁防災(zāi)減災(zāi),重慶市,南岸區(qū),重慶交通大學(xué),郵編:400074

        作者簡(jiǎn)介:王娟(1982—),女,陜西咸陽(yáng)人,陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。

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