溫拌阻燃瀝青的制備及其理化性質(zhì)研究

楊 宇，王洪國(guó)，廖克儉，周淑飛

（遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001）

溫拌阻燃瀝青的制備及其理化性質(zhì)研究

楊 宇，王洪國(guó)，廖克儉，周淑飛

（遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001）

對(duì)LKWO－Ⅱ型油基溫拌阻燃瀝青的制備工藝進(jìn)行研究，考察了攪拌溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌時(shí)間、溫拌劑添加量等工藝條件對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響，并考察了LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑對(duì)阻燃瀝青常規(guī)性能的影響。結(jié)果表明：制備LKWO－Ⅱ型油基溫拌阻燃瀝青的最佳工藝條件為攪拌溫度130℃、攪拌轉(zhuǎn)速200r?min、攪拌時(shí)間35min、溫拌劑添加量（溫拌劑與阻燃瀝青的質(zhì)量比）0.8%；LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑使阻燃瀝青的軟化點(diǎn)降低、針入度增加、延度增加，該溫拌劑能提升阻燃瀝青的抗低溫開裂性能，可彌補(bǔ)阻燃劑會(huì)降低瀝青低溫抗開裂性能的缺陷。

溫拌劑 阻燃瀝青 混合料 制備工藝

目前在隧道或地下通道中使用噪音低、抗滑性能好、行車舒適的瀝青路面已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)［1］，然而瀝青極易燃燒，一旦在隧道內(nèi)發(fā)生交通事故時(shí)被引燃，則會(huì)在短時(shí)間內(nèi)釋放出大量的熱、煙及有毒氣體，給人員逃生和救援帶來極大的困難［2］，因此阻燃瀝青廣泛應(yīng)用于隧道或地下通道路面的鋪裝［3－5］。阻燃瀝青中添加了大量阻燃劑，使瀝青黏稠度增加，從而使熱拌瀝青混合料的拌和溫度提高、生產(chǎn)難度增加，且熱拌瀝青混合料本身就存在高能耗、高排放、易老化等弊端。溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料相比可降低生產(chǎn)能耗，節(jié)約成本，減少煙氣排放，改善工人施工環(huán)境，延長(zhǎng)施工時(shí)間，提高路用性能，并可直接使用熱拌設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)可延長(zhǎng)拌和設(shè)備的使用壽命［6－7］。

為了降低阻燃瀝青混合料的生產(chǎn)難度和生產(chǎn)成本，改善施工環(huán)境，延長(zhǎng)施工時(shí)間，增加隧道或地下通道路面鋪裝的靈活性與便利性，推動(dòng)溫拌阻燃瀝青在路面鋪裝施工中的應(yīng)用，本課題對(duì)LKWO－Ⅱ型油基溫拌阻燃瀝青的制備工藝進(jìn)行研究，并考察LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑對(duì)阻燃瀝青常規(guī)性能的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料及儀器

原材料：LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑；環(huán)保型阻燃劑（自制）；遼河油田SBS改性瀝青（IC型），其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 SBS改性瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)

儀器：SD－0625型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)；SYD－2806E型全自動(dòng)瀝青軟化點(diǎn)試驗(yàn)器；SYD－2806C型瀝青針入度試驗(yàn)機(jī)；LY－20A型瀝青延伸度儀；JJ－1A型攪拌器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

環(huán)保型SBS改性阻燃瀝青的制備：將環(huán)保型阻燃劑按質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%加入到溫度為（155±5）℃的SBS改性瀝青中，用攪拌器高速攪拌45min，然后低速攪拌30min，以排出氣泡使其均勻穩(wěn)定。

LKWO－Ⅱ型油基溫拌阻燃瀝青的制備：采用攪拌一次摻配法，將一定量的LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑慢慢加入到已經(jīng)加熱至一定溫度的環(huán)保型SBS改性阻燃瀝青中，恒溫、恒速攪拌一定時(shí)間，制得LKWO－Ⅱ型油基溫拌阻燃瀝青。

瀝青的常規(guī)性能測(cè)試：針入度、軟化點(diǎn)、延度均按照J(rèn)TJ 052－2000國(guó)標(biāo)規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。

降黏效果評(píng)定：按照J(rèn)TJ 052－2000國(guó)標(biāo)規(guī)定的方法測(cè)定LKWO－Ⅱ型油基溫拌阻燃瀝青在135℃下的動(dòng)力黏度，用于評(píng)價(jià)溫拌劑的降黏效果［8－9］。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫拌阻燃瀝青的制備工藝條件考察

2.1.1 攪拌溫度 在LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑添加量（溫拌劑與阻燃瀝青的質(zhì)量比，下文同）為0.8%、攪拌轉(zhuǎn)速為200r?min、攪拌時(shí)間為35min的條件下，攪拌溫度對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響見圖1。由圖1可知，隨著攪拌溫度的升高，溫拌阻燃瀝青的動(dòng)力黏度呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，當(dāng)攪拌溫度為130℃時(shí)，溫拌阻燃瀝青的動(dòng)力黏度最小。這是由于攪拌溫度過高時(shí)會(huì)導(dǎo)致溫拌劑加快揮發(fā)，且其內(nèi)部的表面活性劑分子也會(huì)遭到破壞；而攪拌溫度過低時(shí)會(huì)導(dǎo)致阻燃瀝青與溫拌劑混合不充分，從而使降黏效果不佳。因此，適宜的攪拌溫度為130℃。

圖1 攪拌溫度對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響

2.1.2 攪拌轉(zhuǎn)速 在LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑添加量為0.8%、攪拌溫度為130℃、攪拌時(shí)間為35 min的條件下，攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響見圖2。由圖2可知，隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增大，溫拌阻燃瀝青的動(dòng)力黏度呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速為200r?min時(shí)，溫拌阻燃瀝青的動(dòng)力黏度最低。這是因?yàn)楫?dāng)攪拌轉(zhuǎn)速過低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致溫拌劑與瀝青混合不均勻，從而使降黏效果下降；而當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速過高時(shí)，會(huì)破壞起潤(rùn)滑作用的結(jié)構(gòu)性油膜，也導(dǎo)致降黏效果下降。因此，適宜的攪拌轉(zhuǎn)速為200r?min。

2.1.3 攪拌時(shí)間 在LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑添加量為0.8%、攪拌溫度為130℃、攪拌轉(zhuǎn)速為200r?min的條件下，攪拌時(shí)間對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響見圖3。由圖3可知，隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，溫拌阻燃瀝青的動(dòng)力黏度呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，當(dāng)攪拌時(shí)間為35min時(shí)，溫拌阻燃瀝青的動(dòng)力黏度最小。這是因?yàn)閿嚢钑r(shí)間過短時(shí)會(huì)導(dǎo)致阻燃瀝青與溫拌劑混合不均勻，從而導(dǎo)致降黏效果不佳；而攪拌時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致部分溫拌劑揮發(fā)，使降黏效果下降。因此，適宜的攪拌時(shí)間為35min。

圖2 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響

圖3 攪拌時(shí)間對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響

2.1.4 溫拌劑添加量 在攪拌溫度為130℃、攪拌轉(zhuǎn)速為200r?min、攪拌時(shí)間為35min的條件下，LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑添加量對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響見圖4。由圖4可知，隨著溫拌劑添加量的增加，溫拌阻燃瀝青的動(dòng)力黏度逐漸下降，其中溫拌劑添加量低于0.8%時(shí)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的下降幅度較大，溫拌劑添加量大于0.8%后溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的降低趨于平緩。綜合考慮企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本及降黏效果，適宜的LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑添加量為0.8%。

2.2 LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑對(duì)阻燃瀝青常規(guī)性能的影響

在攪拌溫度為130℃、攪拌轉(zhuǎn)速為200r?min、攪拌時(shí)間為35min、LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑添加量分別為0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%的條件下制備一系列溫拌阻燃瀝青，測(cè)定其針入度（25℃）、延度（5℃）和軟化點(diǎn)，考察LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑對(duì)阻燃瀝青常規(guī)性能的影響，結(jié)果如表2所示。由表2可知，隨著溫拌劑添加量的增加，溫拌阻燃瀝青的針入度增加、軟化點(diǎn)降低、延度增加。這是因?yàn)長(zhǎng)KWO－Ⅱ型油基溫拌劑能夠降低阻燃瀝青的黏度及硬度。溫拌阻燃瀝青的針入度與延度增加，表明LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑會(huì)提高阻燃瀝青的低溫抗開裂性能，從而彌補(bǔ)阻燃劑會(huì)降低瀝青低溫抗開裂性能的缺陷。溫拌阻燃瀝青的軟化點(diǎn)降低，表明溫拌劑會(huì)影響阻燃瀝青的高溫抗車轍性能，但環(huán)保型阻燃劑可提高瀝青高溫抗車轍性能的特性彌補(bǔ)了這一影響。

圖4 溫拌劑添加量對(duì)溫拌阻燃瀝青動(dòng)力黏度的影響

表2 溫拌劑對(duì)阻燃瀝青常規(guī)性能的影響

3 結(jié) 論

（1）LKWO－Ⅱ型油基溫拌阻燃瀝青的最佳制備工藝條件為：攪拌溫度130℃，攪拌轉(zhuǎn)速200 r?min，攪拌時(shí)間35min，LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑添加量0.8%。

（2）LKWO－Ⅱ型油基溫拌劑能夠使阻燃瀝青的針入度和延度增加、軟化點(diǎn)降低。該溫拌劑可以改善阻燃瀝青的低溫抗開裂性能，彌補(bǔ)了阻燃劑會(huì)降低瀝青低溫抗開裂性能的缺陷。

［1］ 楊良，郭忠印，丁志勇.公路隧道路面工作環(huán)境調(diào)研與分析［J］.交通科技，2004，30（1）：27－30

［2］ 呂顯智，恭開森.公路隧道消防安全隱患及對(duì)策［J］.云南消防，2001，11（2）：39－40

［3］ 胡朝輝.阻燃瀝青混合料在高速公路長(zhǎng)大隧道面層施工中的應(yīng)用［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013，12（3）：83－86

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［5］ 吳江，張剛.阻燃瀝青混凝土技術(shù)在羊場(chǎng)灣煤礦礦井坑道中的應(yīng)用［J］.寧夏工程技術(shù)，2013，12（3）：237－241

［6］ 李德超.溫拌瀝青混合料技術(shù)綜述［J］.石油瀝青，2008，22（5）：1－5

［7］ 李新陽，黃剛，王俐棟.溫拌瀝青混合料技術(shù)綜述［J］.石油瀝青，2013，27（1）：66－71

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PREPARATION OF WARM－MIXED FLAME RETARDANT ASPHALT AND ITS PHYSICO－CHEMICAL PROPERTIES

Yang Yu，Wang Hongguo，Liao Kejian，Zhou Shufei
（Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun，Liaoning113001）

LKWO－II oil based warm－mixed additive was used to prepare warm－mixed flame retardant asphalt.The effects of preparation factors such as temperature，stirring speed and time during stirring process and amount of warm－mixed additive on the dynamic viscosity of the product were tested.The general performance of the product was also investigated.The test results show that the best preparation conditions of warm－mixed flame retardant asphalt with LKWO－Ⅱoil based additive are：130℃，stir－ring speed 200r?min for 35min and the additive amount of 0.8%（mass ratio of the additive and flame retardant asphalt）.It is found that the addition of LKWO－Ⅱoil based warm－mixed additive can reduce the softening point of flame retardant asphalt while increase the penetration and ductility，and improve the crack－resistant attributes at low temperature and remedy the disadvantage in low temperature cracking performance caused by addition of flame resistant additive.

warm－mixed additive；flame retardant asphalt；mixture；preparation technology

2015－08－04；修改稿收到日期：2015－11－28。

楊宇，碩士研究生，從事石油化學(xué)品的研制與開發(fā)工作。

楊宇，E－mail：yangyu556690＠126.com。

中國(guó)石油化工股份有限公司合同項(xiàng)目（113092）。