巖瀝青混合料性能

1、高溫穩(wěn)定性能(車轍試驗)

2、耐久、抗疲勞開裂強度(漢堡試驗)

3、防水及溫度敏感度性能(凍融試驗)

1、抗車轍

試驗和路用實踐證明，巖瀝青改性劑可以有效提高瀝青路面的抗車轍能力，推遲路面車轍的產(chǎn)生，降低車轍深度和疲勞剪切裂紋的出現(xiàn)。

2、抗剝落

青川巖瀝青中，氮元素以官能團形式存在，這種存在使巖瀝青具有很強的浸潤性和對自由氧化基的高抵抗性，特別是與集料的粘附性及抗剝離性得到明顯的改善。

3、抗老化、抗高溫

天然巖瀝青本身的軟化點達(dá)到300℃以上，加入到基質(zhì)瀝青后，使其具有良好的抗高溫、抗老化性能。

4、耐候性

耐候性:以瀝青為例，指應(yīng)用于室外，經(jīng)受如光照、風(fēng)雨、細(xì)菌等的綜合破壞，其耐受能力。

巖瀝青的抗微生物侵蝕作用很強，并具有在自由表面形成致密光亮保護膜的特點。巖瀝青的加入極大的改善了普通瀝青的耐候性和抗紫外線能力，提高瀝青路面的耐久性，減緩瀝青老化速度，從而延長道路的使用壽命。

瀝青路面的流動變形是國際上最常見的瀝青路面損壞現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，在路面的維修統(tǒng)計中，約有80%是因為車轍引起的變形破壞。通過工程實踐發(fā)現(xiàn)，加入巖瀝青的改性瀝青在高溫穩(wěn)定方面有較大的優(yōu)勢，能夠很好地解決高等級瀝青路面由于大交通量，超重超載等引起的路面車轍，早期病害等現(xiàn)象。

中國已經(jīng)探明的天然巖瀝青礦產(chǎn)資源主要分布于我國新疆，青海以及四川青川一帶。

青川巖瀝青礦分布在我國有著天府之國美譽的四川北部龍門山地區(qū)，初步探明的儲量在300萬噸以上，遠(yuǎn)景儲量1000萬噸，被專家譽為"中國乃至世界罕見的瀝青天然礦體"，儲藏量位居全國第一。

川北的天然巖瀝青是以分子量高達(dá)一萬的瀝青質(zhì)為主要組成成分，其化學(xué)構(gòu)成為碳81.7%，氫7.5%，氧2.3%，氮1.95%，硫4.4%，鋁1.1%，硅0.18%及其他金屬0.87%。其中，碳、氫、氧、氮、硫的含量較高，幾乎每個瀝青質(zhì)的大分子中都含有上述元素的極性官能團，使其在巖石的表面產(chǎn)生極強的吸附力。

1、天然巖瀝青軟化點高，用其改性可以顯著提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。巖瀝青自身的軟化點非常高，一般在160~175℃，故利用其制造的改性瀝青軟化點也非常高，其改性瀝青混合料具有非常好的高溫穩(wěn)定性，能明顯地提高瀝青路面的抗車轍能力。

2、天然巖瀝青含氮量高，提高了瀝青路面的抗水損能力

天然巖瀝青中，氮元素以官能團形式存在，這種形式使天然巖瀝青具有很強的浸潤性和對自由氧化基的高抵抗性，其他元素的官能團及側(cè)鏈的存在也共同發(fā)育了上述特征。具體表現(xiàn)就是瀝青粘度增大，抗氧化性增強，特別是集料的粘附性及抗剝離性得到明顯改善。與有機胺類抗剝離劑相比，其抗水損壞能力更穩(wěn)定而耐久。

3、天然巖瀝青抗老化能力強，耐候性好，瀝青路面更耐久

由于天然巖瀝青常年與自然環(huán)境共存，性質(zhì)特別穩(wěn)定，天然巖瀝青抗微生物侵蝕作用很強，這是因為它在形成的千百萬年過程中，能被侵蝕的都已被侵蝕完了，而且天然巖瀝青有在自由表面形成致密光亮保護膜的特點，這使瀝青的自由表面十分光亮，形成了一個天然瀝青富集保護層，保護了里面的瀝青不被侵蝕。天然巖瀝青的高含氮量，使改良后的瀝青粘度更好，也有更好的抗氧化性。這些品質(zhì)將會提高瀝青路面的耐久性，減緩瀝青老化速度，從而延長道路使用壽命。

4、天然巖瀝青不含蠟，可以改善高含蠟瀝青的品質(zhì)

天然巖瀝青在原油狀態(tài)下并非不含蠟，只是在地殼中長期與各種條件作用，使蠟含量急劇降低，并轉(zhuǎn)化成其他形式存在。當(dāng)它加入到普通瀝青中，會把這種特性在重組中一定程度遺傳給基質(zhì)瀝青，進(jìn)而降低石蠟在瀝青中的危害。

5、天然巖瀝青改性瀝青制造工藝簡單，施工方便

天然巖瀝青是不流動的顆粒狀材料，儲存時不會結(jié)塊，易于加工。制造巖瀝青改性瀝青施工工藝非常簡單，不需新增設(shè)備，與改性瀝青相比，通常不需要大型的改造設(shè)備，從而大大節(jié)約了施工成本。

6、由天然巖瀝青改性得到的瀝青性能更穩(wěn)定

與SBS等人工改性瀝青相比，天然巖瀝青是石油基的固體，具有與瀝青相近的化學(xué)結(jié)構(gòu)，與瀝青的相容性非常好，與路面瀝青極易相容共存?；旌弦院螅纬商烊粠r瀝青與瀝青的緊密分子，這種分子既有天然巖瀝青的硬度和耐磨性，同時也保留了瀝青的韌性。我國道路建設(shè)需要使用好的材料，幫助解決我國不利的氣候條件與交通條件導(dǎo)致的水損壞和高溫車轍。

7、降低瀝青及混合料的溫度敏感性，增加在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和抗車轍能力，增加在低溫環(huán)境下的韌性和抗裂性能 ，增加降噪性能，增強耐久性，延長使用壽命，按達(dá)到相同使用壽命計算，可減薄瀝青厚度

8、降低維護保養(yǎng)成本，提高抗水損害能力，抵抗油料及化學(xué)品的侵蝕，增強在惡劣環(huán)境和繁重交通條件下的正常使用能力

9、 可與其他各種改性劑、外摻劑混合使用，可與聚合物改性劑同時使用，對任何硬度的基質(zhì)瀝青改性應(yīng)付自如，只要調(diào)節(jié)不同的比例，即可達(dá)到改性目的，巖瀝青具有物理性能優(yōu)越，儲運方便、添加工藝簡便，低碳與此環(huán)保。

表1 BRA的性質(zhì)

表2 從BRA中抽取瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表3 用于公路路面的BRA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

由表中數(shù)據(jù)可見，相對于一般瀝青來說，BRA中的純?yōu)r青所含瀝青質(zhì)的含量是比較高的，飽和分含量較低，說明該瀝青的硬度較大，且具有良好的感溫性能。

對巖瀝青混合瀝青進(jìn)行相關(guān)項目的測試，評價瀝青的感溫性、高低溫路用性能、耐久性。本研究進(jìn)行的常規(guī)試驗包括針入度試驗、軟化點試驗、延度試驗和短期老化RTFO試驗。

針入度試驗是瀝青材料在規(guī)定溫度條件下，以規(guī)定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針經(jīng)過規(guī)定時間貫入瀝青試樣的深度。實質(zhì)上針入度是測定瀝青稠度的一種經(jīng)驗指標(biāo)。由針入度結(jié)果回歸計算出的針入度指數(shù)PI可以作為評價瀝青材料溫度敏感性的指標(biāo)，而當(dāng)量軟化點T800、當(dāng)量脆點T1.2，則是我國"八五"攻關(guān)推薦評價瀝青結(jié)合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性的關(guān)鍵指標(biāo)，針入度仍是我國目前研究瀝青結(jié)合料時的一項重要指標(biāo)。

軟化點試驗按現(xiàn)行規(guī)范采用環(huán)球法測定。由于瀝青材料是一種非晶質(zhì)高分子材料，它由液態(tài)凝結(jié)為固態(tài)，或由固態(tài)熔化為液態(tài)時沒有明確的固化點或液化點，通常采用條件的硬化點和滴落點來表示。瀝青材料在硬化點至滴落點之間的溫度階段時，呈粘滯流動狀態(tài)，在工程實踐中為保證瀝青不致由于溫度升高而產(chǎn)生流動的狀態(tài)，取滴落點與硬化點之間溫度間隔的87.21%作為軟化點。通常認(rèn)為軟化點是反映瀝青材料熱穩(wěn)定性的一個指標(biāo)，也是瀝青條件粘度的一種量度。

瀝青的延度是通過在規(guī)定的速度和溫度下，拉伸標(biāo)準(zhǔn)試件的兩端直到斷裂的長度。它反映了瀝青材料的延伸性能，通常用來評價瀝青路面抵抗低溫開裂的能力。在4℃或者15℃時得到的延度試驗結(jié)果能夠間接地反映在路面使用溫度時瀝青粘度和剪切敏感性的關(guān)系。雖然國內(nèi)外對延度試驗的意義尚有不同的看法，但普遍認(rèn)為瀝青的延度與路面使用性能有一定的相關(guān)性，尤其是低溫延度與低溫開裂性能關(guān)系密切，因此在不少國家的瀝青標(biāo)準(zhǔn)中，開始增加低溫延度的指標(biāo)。

所謂瀝青的感溫性就是瀝青受溫度影響性質(zhì)發(fā)生變化的溫度敏感性。感溫性不僅是瀝青流變學(xué)的核心，也是瀝青使用性能的核心。而表征瀝青隨溫度變化而發(fā)生性質(zhì)變化幅度的指標(biāo)就是感溫性指標(biāo)。國際上用以表示瀝青感溫性能的指標(biāo)有許許多多表達(dá)方式，現(xiàn)在普遍采用針入度指數(shù)PI、針入度粘度指數(shù)PVN及粘溫指數(shù)VTS等。

最常用的描述瀝青感溫性的指標(biāo)是針入度指數(shù)PI值。在荷蘭、阿根廷、瑞典、前蘇聯(lián)等國已把針入度指數(shù)PI列為瀝青標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，而且都要求道路瀝青的PI在-1.0~+1. 0范圍內(nèi)。我國新規(guī)范《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》 ( JTG F40-2004)也增加了對瀝青的感溫性指標(biāo)針入度指數(shù)PI的要求，并且根據(jù)不同瀝青級別，其值為A級瀝青:-1.5~+1.0;B級瀝青:-1.8~+1.0。

針入度指數(shù)PI通常采用15℃、25℃、30℃三個不同溫度的針入度P按式1gP=AT+K進(jìn)行線性回歸，回歸直線的斜率即是感溫性系數(shù)A。由A通過式(3-1)可得到針入度指數(shù)PI。數(shù)學(xué)回歸時要求相關(guān)系數(shù)R不得低于0.997。

由于天然瀝青常年與自然環(huán)境共存，性質(zhì)特別穩(wěn)定，且通常具有非常優(yōu)良的路用性能。天然瀝青不直接作為一種瀝青使用，而是作為人工煉制瀝青的改性劑少量摻配使用，形成改性瀝青，使之優(yōu)良的技術(shù)性能達(dá)到最大的發(fā)揮。大量研究與工程實踐表明，使用天然改性瀝青鋪筑的瀝青路面，具有高使用壽命、高穩(wěn)定性、高抗水損與很強的耐微生物侵蝕的能力、很高的抗疲勞強度，顯著改善和提高瀝青路面性能。