添加剂对沥青燃烧性能的影响

8622011年第5期(42)卷添加剂对沥青燃烧性能的影响‘董瑞琨以,苏胜斌',任俊",樊 德3(1.重庆大学土木工程学院,重庆400045;2.山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆400045;3.重庆市公路局，重庆401147) .温拌改性剂可以有效地降低摊铺或碾压温.2.2实验材料度,有利于隧道等特殊环境的路面施工,但关于温拌改实验中采用的材料为中海基质沥青、橡胶沥青和性剂是否会影响沥青燃烧性能的研究却很少。分别选埃索SBS改性沥青。添加剂:ADS(南非生产)、ADZ取3种不同添加剂ADZ、ADW、ADS加入到不同沥青(德国生产)、ADW(南非生产),3种均属于有机添加中,利用数显氧指数仪测试其氧指数。探讨添加剂的加剂系列产品。矿粉:石灰石矿粉。阻燃剂均为市售.入在实现降低摊铺或碾压温度的情况下是否会影响沥液化石油气的技术要求符合GB11174-89的要青的燃烧性能,是否会对阻燃剂的阻燃效果产生影响。求。燃烧所用气源为工业级气体,02和N2含量浓度实验结果表明,3种添加剂在实现降低摊铺或碾压温度均≥99.5% ,符合GB3863及GB3864标准要求。的同时不会对沥青的燃烧性能产生不利影响。同时,32.3 实验方法种添加剂的加入也不会影响阻燃剂的阻燃性能。本实验参照国家标准《塑料燃烧性能实验方法一关键词:阻燃;改性剂;沥青;氧指数氧指数法yC1o]进行测试。极限氣指数(limit oxygen in-中图分类号: U414;U416. 217 ;TU545文献标识码:Adex)是指在规定的条件下,试样在氧、氮混合气流中维文章编号:1001-9731(2011 )05-0862-03 ;持平衡燃烧所需的最低氧浓度,以氧气所占的体积百分数表示。计算公式为:1引言[02]目前,隧道路面已越来越多地采用沥青混凝土结LOI = OJ+INJX 100%构型式1.2。但隧道由于其特殊的环境,在使用热拌沥式中,[O2]为临界氧浓度时混合气流中氧气的体青混凝土施工时,放出大量的热和有毒气体很难排出积流量;[N;]为临界氧浓度时混合气流中氮气的体积隧道,严重危及操作人员的身体健康。还有就是在隧在量。道运营过程中交通事故时有发生,沥青路面被引燃后根据沥青的燃烧特性,采用玻璃纤维毡制备各种会放出大量的烟雾和有毒气体,同样会给人们的生命沥青试样。将一定尺寸的玻璃纤维毡浸人到(160士安全带来危害”。因此,降低施工过程中废气的排放5)°C沥青中,排尽气泡30s后拿出,放在表面涂有滑石量和热辐射,运营过程中提高沥青路面的防火安全性粉的玻璃板上，待其冷却后剪成厚X宽为4mmX显得尤为重要。7mm,长度为80~ 100mm的沥青试样。待试样状态研究表明(49],通过引人改性添加剂降低沥青粘度调节12h后利用LFY-606B数显氧指数测定仪测试各的途径,可以实现较低温度施工的目的。在沥青中加种沥青的燃烧性能。混合气体流速控制在(10.6士人阻燃剂制备阻燃沥青可以改善沥青的燃烧性能。改0. 2)L/ min,点火时间控制在40s以内。性添加剂的加入是否会影响沥青的燃烧性能,改性添3结果与分析加剂和阻燃剂两者在混合情况下使用是否会对阻燃剂的阻燃性能产生影响,这方面的研究还处于空白。本3.1不同类型添加剂对基质沥青和改性沥青燃烧性文将通过在各种沥青中加人不同掺量的改性剂,测定能的影响不同掺量改性剂的各种沥青的氧指数,分析探讨改性采用中海基质沥青、埃索SBS改性沥青、橡胶沥剂对沥青燃烧性能的影响。青,分别加入占沥青质量1.5%、2.5%、3.0%的添加剂ADZ、ADW、ADS,按上述方法制备各种沥青试样。2.实验测试结果如图1~3。2.1实验设 备由图1~3可以看出,随着添加剂ADW.ADS、LFY-606B数显氧指数测定仪(点火器材采用内ADZ擦骨的增加.中海其质沥青SBS改性沥青和橡径为2mm的管子通以液化石油气)。胶沥中国煤化工ADS对3种沥青的IYHCNMHG_.基金项目:重庆市交通委员会2008年科技计划重点资助项目(渝交科字[2008]31号)收到初稿日期:2011-01-11收到修改稿日期:2011-03-05通讯作者:董瑞琨作者简介:董瑞琨(1973-),男,四川盐亭 人，副教授,博士,主要从事路面材料与路面结构研究。董瑞琨等:添加剂对沥青燃烧性能的影响863效果最明显,ADW次之,ADZ最低。添加剂ADW.按上述方法制备阻燃沥青试样。测试结果如图4.ADS、ADZ对SBS改性沥青比对中海基质沥青和橡胶290 :最路华二锦沥青的燃烧性能影响都大,最大差值为ADS对70#基27 .面青阳燃剂质沥青的0. 8,ADW对SBS改性沥青的1. 3,ADS对橡胶沥青的0.4。当掺量<1%时，ADZ比ADW、ADS对沥青氣指数的提高幅度明显。当掺量在2. 5%~3.0%之间时,沥青的氧指数变化较小。19.17524σε0在有店佰208.8-一ADW图4不同含量阻燃剂的中海基质沥青的氧指数: 18.6,ADSFig 4 OI of Zhonghai asphalt with different content of低18.4flame retardant算18.2由图4可以看出,随着三氧化二锑、硼酸锌.沥青18.阻燃剂掺量的增加,中海基质沥青的氧指数呈线性增17.8.6 102030 T.0长的趋势。在掺量为15%时,沥青的氧指数分别达到添加剂移量/%图1不同含量添加剂的基质沥青的氧指数24% .23.8%、24.5%,中海基质沥青从易燃材料转变Fig 1 OI of asphalt with different content of additives为可燃材料,并且发烟量明显减少。当沥青阻燃剂的19.6p掺量为20%时.氧指数已高达28%,沥青转变为了自.19.4熄材料。通过以上分析可知,三氧化二锑.硼酸锌、沥19.2-青阻燃剂对沥青有很好的阻燃抑烟作用,并且添加量-ADS较少,可以满足隧道路面防火安全性的要求。3.3不同类型添加剂与 阻燃剂复合使用对沥青燃烧18.4-性能的影响18.2虽然添加剂ADW .ADS、ADZ在实现降低摊铺或8.0i.o.0 4.0碾压温度的情况下不会对沥青的燃烧性能产生不利影添加剂掺量/%图2不同含量添加剂的SBS改性沥青的氧指数响,但是在沥青中加人阻燃剂后,这3种添加剂与阻燃Fig 20I of SBS modified asphalt with different con-剂是否存在相容性问题,是否会影响到阻燃剂的阻燃tent of additives性能还需进一步 研究。19.0为了解决上述问题,本实验采用阻燃沥青A.阻燃18.9pADs沥青B和阻燃沥青胶浆(由中海基质沥青掺配不同阻18.8\DW燃剂或矿粉制备),在这3种沥青中分别加入1. 5%、颛18.7-3. 0%的添加剂ADW. ADS、ADZ。按上述方法制备算18.6-沥青试样。利用数显氧指数仪测试各种沥青的氧指数,探讨3种添加剂的加入是否会对阻燃剂的阻燃性18.5能产生影响。测试结果如表1.18.5 右3.04.0舔加剂掺量/%由表1可以看出,ADW.ADS.ADZ 3种添加剂的图3不同含量添加剂的橡胶沥青 的氧指数加人,对沥青的氧指数影响都较小,最大差值仅为0.6。Fig 3 OI of waster tire rubber powder modified as-添加剂对阻燃沥青氧指数的增幅与对基质沥青、改性phalt with different content of additives沥青氧指数的增幅相当,添加剂ADW、ADS.ADZ与实验表明,添加剂ADW.ADS、ADZ的加入,对沥阻 燃剂之间不存在相容性问题。添加剂ADS对阻燃青的阻燃性能有一定的提高,但氧指数变化不大。并沥青氧指数的影响较ADW、ADZ明显。由此可知,这且这3种添加剂在沥青中的加入量都较少,一般为3种添加剂与阻燃剂的性能是匹配的:在发挥降粘作1%~3%。因此,这3种添加剂不仅能实现沥青混凝用的同时不会影响到阻燃剂的阻燃性能,掺配复合使土在低于热拌沥青混合料的拌和、摊铺或者碾压温度用可以达到低温施工和阻燃的双重效果。下进行生产,而且对沥青的氧指数有一定的提高,有利中国煤化工于隧道路面的运营安全。HCNMHG3.2阻燃剂对基质沥青燃烧性能的影响采用中海基质沥青,分别加人占沥青质量10%、15%、20%的阻燃剂三氧化二锑.硼酸锌、沥青阻燃剂，864_材科2011年第5期(42)卷表1各种添加剂对阻燃沥青燃烧性能的影响Table 1 Influence of modifiers (SW , SA,SZ) on combustion properties of retardant asphalt添加剂种类ADWADSADZ掺量(%)0.0 1.53.01.53.0 T 1.5T 3.0阻燃沥青A的氧指數(%)23.4 23. 523. 723.823.9| 23.4| 23. 5阻燃沥青B的氧指数(%)29.4| 29.429.529.729.9 29.5 29. 7阻燃沥青胶浆的氧指數(%)30.9 31.0 31. 331.2 31.5 31.0 31.0to: Proceedings of Inter Noise,1992.92 :223-228.4.结论[2] 杨良,郭忠印,等. [J].公路,2004 ,3(3) :148-152.(1) ADW.ADS、ADZ 3种添加剂的加人,不会[3] 杨群,郭忠印,蔺习雄.[J].同济大学学报(自然科学对沥青的燃烧性能产生不利影响,反而还会提高沥青版),2005 ,33(3) :316-320.的氧指数。添加剂ADS对沥青氧指数的提高效果比[4] 张智强,严世祥,等.[J].重庆建筑大学学报,2007 ,29(6);113-116.ADW、ADZ更明显。(2)’阻燃剂三氧化二锑、 硼酸锌、沥青阻燃剂的[5] 徐世法,颜彬,季 节,等.[].公路,2005,7 :195-198.加入，可以明显提高沥青的阻燃性能,在添加量较少时_6] 陈志一，孙见林,庞成果,等. [J].中外公路,2007 ,27(6);168-170.就能使沥青从易燃转变为可燃材料。[7] 彭建康,董瑞琨,游 宏.[J].土木建筑与环境工程,2009,(3)ADW、ADS.ADZ3种添加剂与阻燃剂的性31(4):66-69.能是匹配的,在实现降低摊铺或碾压温度的同时不会[8] 谭一秋,蓝碧武,纪 伦,等.[J].重庆交通大学学报(自然影响到阻燃剂的阻燃性能。科学版),2009 ,28(4):711-714.[9]陈辉强,郝培文.[].武汉理工大学学报,2008,30(12):.参考文献:58-62.[1] Attenborough K. Prediction and Measurement of the A-[10]塑料燃烧性 能实验方法一氧指数法,GB/T 2046-93.cousticd Performance of Poros Road Surfaces[M]. Toron-The influence of additives on asphalt combustibility performanceDONG Rui-kunl,2 , sU Sheng bin1,2 , REN Jun3 ,FAN De'(1. College of Civil Engineering ,Chongqing University ,Chongqing 400045 ,China;2. Key Laboratory of New Technology for Construction of Cities in Mountain Area,Ministry of Education,Chongqing 400045,China;3. Chongqing Highway Administration Bureau,Chongqing 401147 ,China)Abstract: The warm mix asphalt modifier is often used to decrease the paving or rolling temperature during thepavement construction in the tunnel or other special environment. But there is little research on whether thewarm-mixing modifier affects the asphalt combustibility performance. In this paper, three different additivesADZ,ADW ,ADS are selected and blended to different asphalt respectively , and the oxygen indexes are testedthrough the digital oxygen index meter. The effects of additive on the combustibility performance of asphalt orflame retardant asphalt are discussed. The experimental results indicated that three kinds of additives have noadverse effects on the combustion performance of asphalt,and will not affect the flame retardant properties.Key words: flame retardant; modifier ;asphalt;oxygen index (OI)中国煤化工MYHCNMHG