阻燃改性沥青及其混合料性能探析

王 娟 鞠兴华

（陕西铁路工程职业技术学院 陕西 渭南 714000）

阻燃改性沥青及其混合料性能探析

王 娟 鞠兴华

（陕西铁路工程职业技术学院 陕西 渭南 714000）

为了降低沥青在封闭环境中的燃烧风险，本文选用氢氧化铝（ATH）及氢氧化镁（MH）阻燃剂作为主要的阻燃改性剂对基质沥青和SBS改性沥青进行改性，制备了具备阻燃性能的沥青材料，采用氧指数试验全面评价不同类型阻燃改性沥青的阻燃性能，并采用马歇尔试件燃烧试验对其阻燃性能进行验证，在此基础上，采用高温稳定性试验及低温抗裂性试验评价阻燃改性沥青混合料的路用性能。

道路材料；阻燃沥青；阻燃性能；路用性能

0 引言

沥青路面作为重要的路面形式之一，在我国各级道路中均占有较大的比重，应用非常广泛。但沥青材料作为一种有机复合物，在外界明火条件下极易燃烧，在燃烧过程中会挥发出大量的有害气体和沥青烟，具有较高的安全隐患[1]。现有隧道等封闭交通设施内部多为沥青路面，如内部发生车祸爆炸，可能会引起沥青燃烧，将导致火灾的产生，对于道路安全和人身安全造成不可挽回的损失[2-3]。而该类事故事件已多次在现实中发生，这敲响了人们的警钟，沥青材料阻燃作为重要议题在道路领域展开[4]。国内外研究人员针对沥青材料阻燃性能开展了大量研究，研发了一系列路用阻燃剂来提高沥青材料的阻燃性能[5]。本文选用阻燃性能良好的ATH阻燃剂和MH阻燃剂制备了多种类型阻燃改性沥青，采用氧指数试验及马歇尔试件燃烧试验全面评价不同类型阻燃改性沥青的阻燃性能，在此基础上，采用高温稳定性试验及低温抗裂性试验评价阻燃改性沥青混合料的路用性能，为阻燃改性沥青在道路领域的良好应用奠定了基础。

1 阻燃改性沥青制备

本文选择壳牌90#基质沥青和SBS改性沥青作为主要的阻燃剂应用载体，采用ATH阻燃剂和MH阻燃剂进行一定比例的复配制备成符合沥青阻燃改性剂，对两种沥青分别进行改性。ATH阻燃剂和MH阻燃剂的技术性能指标如下表1及表2所示。

表1 ATH阻燃剂技术指标

表2 MH阻燃剂技术指标

制备方法：取出适量阻燃剂进行称量，将称量好的ATH阻燃剂和MH阻燃剂按照1：0.5的比例混合均匀，将沥青加热至140℃，将预先混合好的阻燃剂分三次加入沥青内部，并采用高速剪切仪对沥青进行高速搅拌，充分搅拌后将改性沥青制备成氧指数试件或沥青混合料试件。阻燃剂总质量为沥青质量的25%。

2 阻燃性能研究

2.1氧指数评价

氧指数试验采用LOI氧指数仪（如图1）进行测试，试验测试在氧气流中进行，将制备好的沥青试件放置于燃烧筒内，开启氧指数仪和氧气流对阻燃改性沥青试件的氧指数进行测试。沥青氧指数测试结果如表3所示。

图1 氧指数测试仪

由上表3分析可知，在加入复合阻燃剂后，基质沥青和SBS改性沥青的氧指数都出现了大幅度的提高，其中基质沥青的氧指数从17提高至25，提高幅度达到40%以上，而对于SBS改性沥青，氧指数由19增加到了29，增加幅度达到了52%，这表明复合阻燃剂能够良好的改善沥青材料的阻燃性能。

2.2燃烧性能评价

表3 沥青氧指数测试结果

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011），按照AC-13级配制备马歇尔试件，采用93#汽油作为燃烧引燃剂，每个试件浇10ml汽油于其顶面，引燃后记录燃烧时间，待冷却至室温后称量质量，计算质量损失率。马歇尔燃烧试验结果如表4所示

表4 马歇尔试件燃烧测试结果

由表4分析可得，在掺加复合阻燃剂后，基质沥青马歇尔试件的燃烧时间大幅度的缩短，具体燃烧时间降低了30s，约占基质沥青燃烧时间的27.8%，而质量损失也明显下降；SBS改性沥青马歇尔试件的燃烧时间降低了28s，降低幅度达到了28.9%，质量损失降低幅度达到了50%。

3 路用性能研究

3.1高温稳定性能评价

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011），制备尺寸为30cm×30cm×5cm的阻燃改性沥青混合料车辙板试件，在60℃条件下保温5h以上，在车辙试验仪内部进行高温车辙试验，以评价阻燃改性沥青混凝土的高温稳定性。沥青混凝土车辙试验结果如下表5所示。

表5 高温稳定性测试结果

由表5分析可得，阻燃改性沥青的动稳定度与未掺加阻燃剂的沥青混合料车辙板的动稳定度基本一致，这表明阻燃剂的掺加不会对沥青混合料的高温稳定性能产生不利影响，能够满足道路应用的需要。

3.2低温抗裂性能评价

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011），制备阻燃改性沥青混合料车辙板，并将车辙板试件切割成40mm×40mm×250mm的小梁试件，将小梁试件放置于-10℃的低温保温箱中保温3h以上，然后在万能试验机上进行低温小梁弯曲试验，试验加载速率为50mm/min。试件最大弯拉应变如下表6所示。

表6 低温抗裂性测试结果

由表6分析可得，在掺加阻燃改性剂后，基质沥青混合料和SBS沥青混合料的极限弯拉破坏应变均能够满足规范的相关要求，而且与原样沥青混合料试件的极限弯拉强度基本一致，这表明阻燃改性沥青混合料的低温抗裂性能良好，完全能够达到道路应用的实际需求。

4 结论

（1）在加入复合阻燃剂后，基质沥青和SBS改性沥青的氧指数都出现了大幅度的提高，这表明复合阻燃剂能够良好的改善沥青材料的阻燃性能。

（2）在掺加复合阻燃剂后，阻燃改性沥青马歇尔试件的燃烧时间大幅度的缩短，而质量损失也明显下降。

（3）在掺加阻燃改性剂后，基质沥青混合料和SBS沥青混合料的动稳定度、极限弯拉破坏应变均能够满足规范的相关要求，而且与原样沥青混合料试件的动稳定度及极限弯拉强度基本一致。

[1]袁小亚, 范芳芳. 阻燃沥青的研究进展[J]. 中外公路, 2012, 32(1)：240-243.

[2]杨树人, 李力. 阻燃沥青及其混合料的研究现状[J]. 石油沥青, 2007, 21(4)：1-5.

[3]付永然, 林元奎. 阻燃沥青的研究进展与建议[J]. 石油沥青, 2006, 20(6)：69-71.

[4]罗小锋, 余剑英, 吴少鹏,等. 阻燃沥青的制备与性能研究[J]. 石油沥青, 2005, 19(4)：11-13.

[5]刘薇, 张方方, 张捷,等. 隧道阻燃沥青及混合料阻燃性能评价[J]. 中外公路, 2010, 30(5)：244-247.

G322

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1007-6344（2017）05-0342-02

陈巍（1991-），男（汉族），湖北随州，重庆交通大学，研究生，桥梁防灾减灾，重庆市，南岸区，重庆交通大学，邮编：400074

作者简介：王娟（1982—），女，陕西咸阳人，陕西铁路工程职业技术学院讲师。