重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400000
摘要：沥青路面具有抗滑性好、耐磨、路面连续、行车舒适、工期短、易维修等优点，现在已广泛应用于公路建设。但是沥青具有易燃的特性，要进行阻燃处理后才能运用在隧道路面工程。本文论述了沥青阻燃的必要性；概述了阻燃沥青的发展过程和研究现状；阐述了几类典型的阻燃原理；介绍了常见的阻燃剂种类和常用的阻燃体系。
关键词：阻燃沥青；阻燃机理；隧道路面
随着我国公路建设的飞速发展，公路隧道的规模与数量大幅度增长，特别是中国西南地区山区高速公路，隧道占了全线很大的比例。而在隧道中，出于火灾安全隐患的考虑，中国以往的公路隧道设计规范中要求采用水泥路面，但是沥青路面相较水泥路面具有噪音低、抗滑性好、易维修、无保养期、行车舒适等诸多不可替代的优点，所以目前隧道中沥青路面已经替代了水泥路面。但是因为沥青易燃的特性，隧道中的沥青路面与普通公路沥青路面相比，对沥青必须要做阻燃处理。
1国内外沥青阻燃研究进展情况
1.1国外阻燃沥青研究概况
早在上个世纪，随着高分子材料领域的快速发展，高分子材料逐渐取代很多传统材料，但高聚物大部分都具有可燃性，高分子材料的阻燃科学也开始快速发展。在20世纪50年代，针对沥青防水材料的防火安全要求，国外就已经开展了阻燃沥青的研制工作，最初的时候只是在沥青中掺加难燃的矿物纤维，以减少沥青中可燃物的比重，对沥青受流淌起到阻碍作用，但阻燃效果较差。20世纪60年代，Hinds推出一种以硅酸钠、硼沙为主要成分的含膨胀粒子的阻燃沥青，但是这种阻燃沥青的阻燃效果取决于沥青混合物中石棉纤维的掺量的大小，掺量过大就会导致沥青粘度过大，影响工作性能。自20世纪70年代，随着PE、PP等合成塑料的发展，国外研究人员通过引入聚合物材料的阻燃技术，将聚合物材料用的阻燃剂产品添加到沥青中，并形成了阻燃沥青的生产技术路线。80年代日本Asahj Rekisei公司推出以氢氧化铝为主要成分的无机阻燃剂，价格低廉，但其氧指数不高。90年代Hageman[1]向阻燃沥青油毡加入碳酸氢钠来加速固化，意外发现加入的碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳，达到阻燃目的。Grube[2]的阻燃沥青专利采用了硼酸盐阻燃剂；Slusher[3]的阻燃改性沥青专利采用了膨胀阻燃剂。2001年Brown公开了采用铝矾土、水镁石等无机阻燃剂的阻燃沥青专利技术，其效果优于传统无机阻燃剂氢氧化铝。
以上成果主要有以下特点：1）国外对沥青阻燃的研究起步较早，上个世纪就申报了很多专利技术；2）研究成果涉及各个领域，以建筑业防火为主，并不是针对道路工程。
1.2国内阻燃沥青研究概况
中国对阻燃沥青的研究起步较晚，90年代吴少鹏对阻燃沥青油毡进行了研究；邵如根研究了沥青难燃化的必要性和难燃化处理方法，简要介绍了适用的阻燃剂和难燃添加剂种类[9]。2002年陈辉强、陈仕周[4]通过自由基捕捉剂和C13跟踪原子研究发现卤系阻燃剂的阻燃机理主要通过游离基机理和物理覆盖机理两种途径实现，并提出了SBS阻燃改性沥青的技术指标。2005年郭进存[5]等人研究了十溴二苯醚与三氧化二锑之间的协同效应，但是存在发烟量较大的问题。2007年余剑英等人研究了复合阻燃剂与SBS改性沥青发生反应，阻燃性能和抗高温形变能力显著提高；黄晓明等人开发了新型无卤的膨胀型阻燃剂，由聚磷酸铵作酸源，季戊四醇作炭源，三聚氰胺作气源组成，阻燃效果好且环保。2008年余剑英等人用氢氧化铝充当矿粉，发现阻燃效果良好；丁庆军等人发现沸石粉对ATH阻燃体系有良好的促进作用。2009年陈辉强[6]用偶联处理的方式，制得表面活性增强的新型沥青阻燃剂。2010年之后对新型复合环保沥青阻燃剂的开发、阻燃剂对沥青性能的影响、阻燃机理做了更多研究。
贺海等人制备了两种由金属氧化物和金属氢氧化物组成的新型无机复合阻燃剂，无毒无害、成本低廉。魏建国等人研究了溴类阻燃剂和聚磷酸铵膨胀型阻燃剂、无机类阻燃剂的阻燃效果。李娜等人研究了ATH颗粒尺寸的大小对阻燃性能的影。熊剑平等人采用综合热分析法研究溴-锑阻燃体系的阻燃机理。
综上，从2002年开始国内就开始了对沥青阻燃剂的研究。研究了各种阻燃剂的阻燃机理，测试了多种阻燃材料的协同性。开发了多种无机类环保型阻燃剂，无卤化已经成为阻燃沥青的发展趋势。不仅研究了阻燃剂对沥青性能的影响，还对阻燃沥青混合料性能进行了深入研究。
2沥青阻燃机理
要实现沥青的阻燃，实质上就是利用各种物理或化学的方法破坏燃烧过程中的某一环节或者某几个环节以阻止聚合物分解、抑制可燃物的产生。主要应从以下三方面着手：1）消灭（捕捉）烃类氧化初期产生的活性很强的自由基（HO-和H-），抑制连锁反应的发生；2）在沥青表面形成被膜，切断热能、可燃性气体、氧气向沥青内传递；3）促进碳化物生成，在燃烧表面形成稳定的碳化层，使燃烧终止。根据沥青的燃烧过程，沥青的阻燃原理大致可分为：凝聚相阻燃机理、气相阻燃机理、中断热交换阻燃机理、吸热阻燃机理、协效阻燃机理。
3阻燃剂种类概述
按阻燃剂的表面活性不同，阻燃剂可以分为添加型和反应型两类；按照主要中心元素的种类不同，阻燃剂可以分为铝镁系、锑系、无机磷系、有机磷系、无机磷系、氮系、卤系等。前几类属于无机阻燃剂，后几类属于有机阻燃剂。无机阻燃剂包括金属氢氧化物阻燃剂、硼系阻燃剂、无机磷系阻燃剂、锑系阻燃剂、氮系阻燃剂；有机阻燃剂包括卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂。
4结语
（1）现有的文献对各类阻燃剂的阻燃机理、各类阻燃剂的协同效应、阻燃体系对沥青及沥青混合料的性能影响进行了深入研究且取得了很多成果。
（2）截至目前为止对沥青阻燃的研究还是针对几类常见的阻燃材料，或是将其复配研究协同效应，而通过对已有的阻燃材料进行改性处理来提高阻燃剂性能的研究还很少，将新型材料运用于沥青阻燃剂的开发的研究还鲜有出现。
（3）随着沥青阻燃技术的发展，人们愈发关注阻燃剂的经济效益和环保问题，阻燃剂的研究重心从最开始的有机卤系阻燃剂转移到了无机类阻燃剂，阻燃剂的无卤化已经是沥青阻燃技术的发展趋势。
参考文献：
[1]Hageman J P.Flame retardant asphalt coating：US，276517[P].1990-05-15.
[2]Grube L L.Flame retardant bitumen：US，394892[P].1991-03-07.
[3]Slusher C C.Flame retardant modified asphalt-basedmaterial and products therefrom：US，430082[P].1996-05-14.
[4]李祖伟，陈辉强，牟建波，陈仕周. 沥青阻燃改性技术研究及其阻燃机理[J]. 长沙交通学院学报，2002，（4）.
[5]郭进存，廖克俭，戴跃玲. 阻燃沥青的研制[J]. 辽宁石油化工大学学报，2005，（2）：5-8.
[6]陈辉强. 新型阻燃沥青的制备及其阻燃机理研究[D].长安大学，2009.