溫拌阻燃技術(shù)對配合比參數(shù)的影響研究

黃江紅，黃雅婷，黃小紅

(1.廣西道路結(jié)構(gòu)與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；2.廣西交通科學(xué)研究院，廣西 南寧 530007)

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溫拌阻燃技術(shù)對配合比參數(shù)的影響研究

黃江紅1，2，黃雅婷1，2，黃小紅1，2

(1.廣西道路結(jié)構(gòu)與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；2.廣西交通科學(xué)研究院，廣西 南寧 530007)

為了研究溫拌劑、阻燃劑的應(yīng)用對瀝青混合料配合比參數(shù)的影響，確定合適的施工溫度，文章采用Sasobit、3G兩種溫拌劑與復(fù)合阻燃劑混合使用，通過馬歇爾設(shè)計(jì)方法研究了溫拌阻燃技術(shù)對各參數(shù)的影響。結(jié)果顯示：Sasobit溫拌阻燃技術(shù)可使基質(zhì)瀝青拌和、擊實(shí)溫度均降低25 ℃，使改性瀝青拌和、擊實(shí)溫度均降低20 ℃；3G溫拌阻燃技術(shù)可使基質(zhì)瀝青拌和、擊實(shí)溫度均降低20 ℃，使改性瀝青拌和、擊實(shí)溫度均降低15 ℃。表明無論是基質(zhì)瀝青還是改性瀝青，Sasobit溫拌阻燃瀝青混合料降溫幅度均大于3G溫拌阻燃瀝青混合料。

瀝青混合料；溫拌阻燃；配合比參數(shù)；拌和溫度；擊實(shí)溫度；影響

0 引言

溫拌技術(shù)能夠有效降低施工溫度、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染，并且未降低路用性能。阻燃技術(shù)能夠有效抑制瀝青路面燃燒、減少煙氣的生成[1]。基于以上優(yōu)點(diǎn)，研究者對溫拌、阻燃技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究：賀海等通過自主研發(fā)的兩種溫拌劑研究了其對改性瀝青路用性能的影響[2]；孫雪偉等研究了基于溫拌技術(shù)的混合料設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[3]；李銳鐸等對溫拌瀝青感溫性能及評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了研究[4]；孔令云等基于表面能理論對Sasobit影響WMA劈裂強(qiáng)度機(jī)理進(jìn)行了研究[5]；王朝輝等對兩種新型無機(jī)復(fù)合阻燃改性瀝青的流變性能及其阻燃機(jī)制進(jìn)行了研究[6]；李彥偉對Tourmaline改性瀝青的阻燃抑煙性能進(jìn)行了研究[7]；賀海等對新型無機(jī)阻燃改性瀝青的制備與路用性能進(jìn)行了研究[8]；劉細(xì)軍等研究了氫氧化鋁阻燃劑對瀝青及瀝青混合料性能的影響[9]；劉濤等對聚磷酸銨阻燃瀝青進(jìn)行了研究[10]。綜合表明，研究者對溫拌瀝青、溫拌瀝青混合料、阻燃瀝青、阻燃瀝青混合料單獨(dú)性質(zhì)研究較多，而對溫拌阻燃瀝青混合料技術(shù)研究較少。為此本文選用Sasobit、3G兩種溫拌劑與長沙理工大學(xué)研制的復(fù)合阻燃劑進(jìn)行試驗(yàn)研究，以探討溫拌阻燃技術(shù)對瀝青混合料配合比參數(shù)的影響。

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用AH-70基質(zhì)瀝青和SBS I-D類改性瀝青。粗集料選取石灰?guī)r碎石，規(guī)格分別為10～15 mm、5～10 mm；細(xì)集料為石灰?guī)r碎石，規(guī)格分別為3～5 mm、0～3 mm；填料為石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。

1.1 瀝青

AH-70基質(zhì)瀝青和SBS I-D類改性瀝青技術(shù)指標(biāo)如表1、表2所示。

表1 AH-70基質(zhì)瀝青技術(shù)指標(biāo)表

表2 SBS I-D改性瀝青技術(shù)指標(biāo)表

1.2 溫拌劑

Sasobit和3G兩種溫拌劑技術(shù)指標(biāo)如表3、表4所示。

表3 Sasobit溫拌劑技術(shù)指標(biāo)表

表4 3G溫拌劑技術(shù)指標(biāo)表

1.3 阻燃劑

試驗(yàn)選用阻燃劑為長沙理工大學(xué)謝成前期研究推薦的環(huán)保復(fù)合阻燃(溴-銻阻燃體系)，其主要成分為：十溴二苯乙烷(DBDPE)、三氧化二銻(Sb2O3)。

2 Sasobit溫拌阻燃瀝青混合料施工溫度的確定

溫拌劑與阻燃劑同時(shí)加入，可能單獨(dú)對瀝青混合料施工溫度產(chǎn)生影響，也可能通過協(xié)同(拮抗)作用對瀝青混合料的施工溫度產(chǎn)生影響。在確定溫拌阻燃瀝青混合料施工溫度時(shí)，選擇了兩種溫拌劑及阻燃劑的推薦摻量。根據(jù)溫拌阻燃瀝青黏度的試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)了4個(gè)溫度，在4個(gè)設(shè)計(jì)溫度下成型馬歇爾試件，每組4個(gè)，并以試件的均值確定試件的毛體積密度、空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度和流值，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下確定溫拌阻燃瀝青混合料的施工溫度，設(shè)計(jì)的4個(gè)溫度(其中溫度1為HMA的施工溫度)如表5、表6所示。

表5 基質(zhì)溫拌阻燃瀝青混合料試驗(yàn)溫度設(shè)定值表(℃)

表6 改性溫拌阻燃瀝青混合料試驗(yàn)溫度設(shè)定值表(℃)

表7 摻Sasobit的兩種溫拌阻燃瀝青混合料各溫度下的物理力學(xué)指標(biāo)表

選擇推薦的4% Sasobit摻量，復(fù)合阻燃劑推薦摻量8%，根據(jù)馬歇爾成型方式規(guī)范相關(guān)要求，雙面擊實(shí)75次，冷卻12 h后脫模測試其各項(xiàng)指標(biāo)，兩種溫拌阻燃瀝青混合料測試結(jié)果如表7所示，其中S代表Sasobit溫拌劑，Z代表阻燃劑。其中，基質(zhì)溫拌阻燃瀝青混合料的最大理論相對密度用實(shí)測法測得。

由表7可知，無論是基質(zhì)溫拌阻燃瀝青還是改性溫拌阻燃瀝青，隨著拌和、擊實(shí)溫度的降低，試件的體積指標(biāo)毛體積密度不斷減少，孔隙率不斷增大。對于基質(zhì)瀝青，力學(xué)指標(biāo)穩(wěn)定度不斷變小，流值變化規(guī)律不明顯，且都滿足規(guī)范要求。當(dāng)取得與HMA相同的孔隙率時(shí)，溫拌阻燃瀝青混合料的施工溫度由內(nèi)插法確定，拌和溫度降低了25 ℃，擊實(shí)溫度降低了25 ℃。對于改性瀝青，力學(xué)指標(biāo)穩(wěn)定度變化規(guī)律不明顯，流值不斷增大，當(dāng)取得與HMA相同的孔隙率時(shí)，溫拌阻燃瀝青混合料的拌和溫度降低了20 ℃，擊實(shí)溫度降低了20 ℃。最終確定Sasobit摻量為4%，阻燃摻量為8%時(shí)，兩種溫拌阻燃瀝青混合料的施工溫度如表8所示。

表8 Sasobit推薦摻量下的溫拌阻燃瀝青混合料施工溫度表(℃)

3 3G溫拌阻燃瀝青混合料施工溫度確定

根據(jù)前文3G的推薦摻量0.6%，復(fù)合阻燃劑的推薦摻量8%，成型方式及測試方法同上，兩種溫拌阻燃瀝青混合料測試結(jié)果如表9所示，其中，基質(zhì)溫拌阻燃瀝青混合料的最大理論相對密度用實(shí)測法測得。

表9 摻3G的兩種溫拌阻燃瀝青混合料各溫度下的物理力學(xué)指標(biāo)表

由表9可知，無論是基質(zhì)溫拌阻燃瀝青還是改性溫拌阻燃瀝青，隨著拌和、擊實(shí)溫度的降低，試件的體積指標(biāo)毛體積密度不斷減少，孔隙率不斷增大；力學(xué)指標(biāo)穩(wěn)定度變化規(guī)律不明顯，流值不斷增大，且都滿足規(guī)范要求。對于基質(zhì)瀝青，當(dāng)取得與HMA相同的孔隙率時(shí)，溫拌阻燃瀝青混合料的拌和溫度降低了20 ℃，擊實(shí)溫度降低了20 ℃；對于改性瀝青，當(dāng)取得與HMA相同的孔隙率時(shí)，溫拌阻燃瀝青混合料的施工溫度由內(nèi)插法確定，拌和溫度降低了15 ℃，擊實(shí)溫度降低了15 ℃。最終確定3G摻量為0.6%，復(fù)合阻燃劑摻量為8%時(shí)，兩種溫拌阻燃瀝青混合料的施工溫度如表10所示。

表10 3G推薦摻量下的溫拌阻燃瀝青混合料施工溫度表(℃)

綜合以上分析結(jié)果，將WMA、阻燃瀝青混合料及溫拌阻燃瀝青混合料在推薦摻量下確定的施工溫度及與HMA相比的降溫范圍匯總于表11。

表11 不同類型的兩種瀝青混合料施工溫度及降溫范圍表

由表11可知：

(1)無論是基質(zhì)瀝青還是改性瀝青，在推薦摻量下，Sasobit溫拌瀝青混合料降溫幅度都要大于3G。Sasobit溫拌劑在基質(zhì)瀝青中的降溫幅度要大于改性瀝青；3G溫拌劑在兩種瀝青中的降溫幅度相同。原因是，Sasobit通過降低瀝青黏度來降低混合料的施工溫度，高溫時(shí)，Sasobit在改性瀝青中降粘幅度很小，小于在基質(zhì)瀝青中的降粘幅度，導(dǎo)致在改性瀝青中降溫幅度變?。?G溫拌劑雖然小幅度改變了瀝青的黏度，但其作用機(jī)理是改變?yōu)r青分子之間的極性、瀝青分子與集料之間的表面張力，故降溫幅度沒有變化。

(2)對于改性瀝青，添加阻燃劑后，增加了瀝青混合料的施工溫度；對于基質(zhì)瀝青，添加阻燃劑后，阻燃瀝青混合料與原樣瀝青施工溫度沒有變化。

(3)對于基質(zhì)瀝青，在Sasobit溫拌瀝青中添加阻燃劑，增加了瀝青混合料的施工溫度，原因是摻入阻燃劑增加了瀝青的黏度；在3G溫拌瀝青中添加阻燃劑，施工溫度沒有變化；無論基質(zhì)瀝青還是改性瀝青，Sasobit溫拌阻燃瀝青的降溫幅度大于3G。

4 結(jié)語

(1)對于基質(zhì)瀝青，基于溫拌劑3G、Sasobit的溫拌阻燃瀝青混合料施工溫度分別下降了20 ℃、25 ℃；對于改性瀝青，溫拌劑3G、Sasobit施工溫度分別下降了15 ℃、20 ℃；

(2)無論是基質(zhì)瀝青還是改性瀝青，Sasobit溫拌阻燃瀝青混合料降溫幅度大于3G。

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[9]劉細(xì)軍，任 艷.氫氧化鋁阻燃劑對瀝青及瀝青混合料性能的影響[J].石油瀝青，2013(5)：54-57.

[10]劉 濤，言志超，劉 祥.聚磷酸銨阻燃瀝青的研究[J].石油瀝青，2013(5)：45-48.

Research on the Effect of Warm-mixed Flame Retardant Technology on Mix Parameters

HUANG Jiang-hong1，2，HUANG Ya-ting1，2，HUANG Xiao-hong1，2

(1.Guangxi Key Laboratory of Road Structure and Materials，Nanning，Guangxi，530007；2.Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007)

In order to study the application effect of warm-mixed agent and flame retardant agents on the mix parameters of asphalt mixtures，so as to determine the appropriate construction temperature，this article adopted the mixed use of two kinds of warm-mixed agent Sasobit，3G together with composite flame retardant agent，studied the effect of warm-mixed flame retardant technology on each parameter through Marshall design method.The results showed that：Sasobit warm-mixed flame retardant technol-ogy can lower the mixing and compaction temperatures of base asphalt by 25 ℃，and lower the mixing and compaction temperatures of modified asphalt by 20 ℃，3G warm-mixed flame retardant technology can lower the mixing and compaction temperatures of base asphalt by 20 ℃，and lower the mixing and compaction temperatures of modified asphalt by 15 ℃.It indicates that，whether for the base asphalt or modified asphalt，the cooling rate of Sasobit warm-mixed flame retardant asphalt mixtures is all greater than 3G warm-mixed flame retardant asphalt mixtures.

Asphalt mixtures；Warm-mixed flame retardant；Mix parameters；Mixing temperature；Com-paction temperature；Influence

黃江紅(1979—)，工程師，主要從事公路橋梁工程試驗(yàn)檢測工作；

U415.6

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.11.004

1673-4874(2015)11-0020-04

2015-10-05

黃雅婷(1986—)，助理工程師，主要從事水運(yùn)、公路工程材料檢測工作；

黃小紅(1982—)，助理工程師，主要從事公路工程試驗(yàn)檢測工作。