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布敦岩沥青综合性能研究

来源:龙8游戏平台官方 时间:2016-11-17 浏览: 3,203 次  

布敦岩沥青(BRA)产于南太平洋印度尼西亚苏拉威西岛东南部的布敦岛.由古生代沉积的石油在侏罗纪晚期泻出地层(含有丰富的侏罗纪海生动物化石)。先形成石油湖.逐渐蒸发为沥青湖,后经长期风化、浓缩为岩沥青。布敦岩的岩沥青依据不同矿物组合可分为四层,利用价值较高的有C层和B层岩土呈褐黑色粘土状,B层有部分块状与粘土状互层,矿物特征是以老化天然沥青和以化石为主的碳酸钙颗粒.组成岩沥青微观结构是以天然沥青大胶束分子为中心,普通沥青小分子填充,包围的新的胶体结构。胶合性能稳定,其矿物组分以有机质老化沥青和钙质为主。含有少量硅、镁、铝、硫等。布敦岩沥青以含2.5-3.2%的树胶量区别于其它地区的岩沥青,是有明显优势和特点的独特地方产品。请【点击这里】查看全文。

一、布敦岩沥青特点

( 1)含氮量高。
布敦岩沥青中 ,氮元素以官能团形式存在 ,这种存在形式使沥青粘度增大 ,抗氧化性增强 ,特别是与集料的粘附性及抗剥离性得到明显改善。 这有别于掺加有机胺类物质提高沥青与集料的粘附性 ,有机胺类在高温长时间条件下会迅速降低抗剥落性能。试验证明用天然岩沥青作改性剂 ,在高温长时间条件下其粘附性还有增强趋势 ,这为碱性石料缺乏的地区修建高等级沥青混凝土路面抗滑表层提供了新的技术手段和崭新的思路。
( 2)具有“半聚合”的作用。
天然岩沥青的分子量大 ,当它溶于基质沥青后 ,在高温及小分子作用下 ,造成岩沥青大胶束的破裂 ,使其表现出许多活性点 ,而这些活性点迅速与小分子结合形成半聚合作用。
( 3)具有很好的耐候性。
布敦岩沥青有很强的抗微生物侵蚀作用 ,并可在自由表面形成致密光亮的保护膜。 加入布敦岩沥青能极大改善普通沥青的抗紫外线能力 ,这将会提高沥青路面的耐久性 ,减缓沥青老化速度 ,从而延长道路使用寿命。
(4)含树胶
老化树胶总含量一般在2.5%-3.2%之间,树胶对于岩沥青各项性能起到很重要的作用特别是胶黏性,布敦岩沥青树胶含量高区别于其他任何地区的岩沥青。
( 5)不含蜡。
布敦岩沥青在原油状态下也含有一部分蜡 ,只是在地壳中长期与各种条件作用下 ,使蜡含量急剧降低 ,并转化成其他形式存在。当它加入到普通沥青中 ,会把这种特性在重组中一定程度地遗传给基础沥青 ,进而降低蜡在沥青中的危害。如在一些含蜡量较高的沥青中掺加布敦岩沥青 ,将会降低沥青中蜡含量 ,会对龙8游戏平台官方国公路建设产生深远的影响

二、布敦岩沥青的技术指标

龙8游戏平台官方国内没有关于印尼布敦岩沥青的统一标准,现引用印尼的标准
1.布敦岩沥青的技术指标
2.不常规试验指标和 SHRP 试验指标
3.常规试验与 SHRP 试验的指标关系

三、布敦岩沥青改性的机理分析

1 针入度
针入度实验是用来测定沥青稠度的一种常用方法, 针入度值是测定沥青稠度的一个指标 。针入度指数 P I 值作为感温性指标 可以用来表征沥青随温度变化而发生性质变化幅度。掺配比例后的沥青针入度及针入度指数见下图, 显示了不同试样的针入度指数 P I 值。
不同试样的针入度及针入度指数
由上图可以看出 ,在这三种温度下,掺配岩沥青后的针入度都比基质沥青的小, 而且 buton岩沥青的掺配比例越高 , 其针入度值越小。表明随着 Bu-ton岩沥青的加入, 沥青胶浆变得更加粘稠。其中在25℃时 3号和 4号的针入度值相差不大, 说明在常温情况下,按 1∶1和 1.25∶1进行掺配时效果相差无几。而通过针入度指数 PI 的显示, 4号的 P I 值为1.299 4,而 3号的 P I 值为 0.929。针入度指数 P I表征沥青材料的温度敏感性, 当 P I 值过低时, 沥青材料在低温时显示出明显的脆性特征;当 P I 值过高时,沥青材料具有明显的凝胶特征, 其耐久性很差 。一般推荐的 P I 值在 ±1范围内为宜。图 1表征随着岩沥青掺配比例的增加 , P I 值越来越大 , 改性后沥青的温度敏感性变小, 也即沥青的感温性能得到了改善 。但是 4号 , 5号的 PI 值已超出推荐范围 ,也就是说 , Buton岩
沥青的用量并非越多越好, 它与基质沥青的掺配有一定的限度 。
不同试样的针入度指数 PI 值
2 软化点
软化点是道路沥青的一种性质指标, 从理论上讲,软化点是一个等温粘度 ,软化点高 ,则表示等粘温度也高 ,相应地沥青结合料的高温稳定性也好 。掺配不同比例后的沥青软化点数据见下表,下图显示的是不同试样的软化点。
不同试样的软化点
由上表可知 ,随着 Buton岩沥青的加入量增大 , 改性后的沥青软化点也在不断增大, 说明岩沥青的加入 ,改善了基质沥青的高温性能 。从未掺配时的47.4℃到按 1.5∶1掺配时的 61.8℃,其软化点提高了 30.4%, 其中从 0号到 3号软化点就提高了20.3%, 而从 3号到 5号软化点只提高了 8.4%,说明随着 Buton岩沥青的加入, 基质沥青的软化点开始提高的较多,但到一定范围后提高的速率逐渐变低 。更形象地表征出了这种趋势 ,从 3号以后 ,
曲线逐渐变得平缓, 岩沥青的增加对于软化点的提高并不明显 。针入度指数 P I ,软化点等技术指标对于评价未改性的基质沥青的性能有很好的效果, 相关研究表明 :这类技术指标已知的适用范围仅为未改性的普通石油沥青, 对于评价。
改性沥青不一定合适。作为天然改性沥青, 这类指标可以为掺配比例的效果提供一个参考 , 但不能表征天然沥青改性的效果 。通过动态力学分析(DMA)方法,可以很好地研究沥青等高分子多组分聚合物的相态结构 , 并通过沥青的动态力学行为来分析相态结构的变化。
3 动态力学温度分析
采用美国 TA公司推出的新型动态剪切流变仪AdvancedRheometer(简称 AR2000)对 Buton岩改性沥青的性能进行试验研究。它是一种控制应力控制的流变仪 ,能够使用各种尺寸和型号的几何测头处理许多不同类型的试样, 轴承使用的是空气轴承 ,采用空气作为润滑介质 , 这可以实现施加真龙8游戏平台官方无摩擦的扭矩,从而能够保证试验所加荷载更加准确可靠 。通过动态力学温度扫描试验, 来分析不同掺配比例的 Buton岩沥青对基质沥青的车辙因子 G*/sinδ和相位角 δ的影响。为保证数据的可比较型 ,角速度均采用 10 rad/s, 在 35℃ ~ 85℃的温度范围内 ,以 2℃为一个间隔进行温度扫描。由于 4号和 5号在改善沥青软化点和降低入度方面效果相差不大, 所以只针对 0号、1号 、2号 、3号、4号进行动态温度扫描实验。
3.1  车辙因子 G*/sinδ
车辙因子 G*/sinδ是美国公路战略研究计划(SHRP)提出来的,通过试验测得的一定温度时沥青在作用应力(或应变)下产生的应变(应力 )响应,由此计算出复数剪切模量 G*,并可得到响应时的时间滞后角 δ。 G*= (G' )2+(G ' )2 , sinδ=G' ' /G *。其中 G'为弹性模量, G' '为损失模量。定义 G*/sinδ作为高温控制指标,其值越大的沥青, 弹性性质越显著,抗车辙能力越强。 0号至 4号车辙因子 G*/sinδ的对数值随温度变化曲线如图下图所示。
车辙因子 lg(G* /sinδ)与温度的关系
如上图所示, 随着温度增高 , 0号至 4号的 G*/sinδ呈下降趋势,表明掺加 Buton岩沥青后的沥青与基质沥青一样也具有很强的温度敏感性。其中改性后沥
青的车辙因子明显大于基质沥青的 ,表明 Buton岩沥青在提高沥青胶浆的高温抗车辙能力方面效果是明显的。 3号与 4号的曲线比较接近 ,均大于 1号和 2号的,说明 Buton岩沥青改性的效果是并非掺配量越多越好 ,而是从 1∶1的掺配量再向上增加时, 改善基质沥青高温性能的效果就不明显了。
本小节结论:
1) 随着 BRA 掺量增加,针入度减小,表明加入BRA 后沥青变硬,抗变形能力增强。加入 BRA 后针入度显著下降,当掺量介于 10% ~ 20% 之间时,随着掺量增加,针入度变化不明显;当掺量超过 25%以后,针入度继续减小,但幅度减缓。
2) 老化前后延度变化规律相似,随着 BRA 掺量增加,延度逐渐下降,但这并不能说明加入 BRA后沥青的低温性能下降,主要原因是 BRA 中的灰分对低温延度试验结果造成较大影响。此外,相对基质沥青而言,加入 BRA 后延度下降幅度减小,表明加入 BRA 能改善沥青的抗老化性能。
3) 随着 BRA 掺量增加,软化点和当量软化点均提高,表明加入 BRA 能够降低沥青的温度敏感性,从而改善高温稳定性。
4) 随着 BRA 掺量增加,当量脆点逐渐降低,当掺量超过 20% 后,当量脆点又有所升高,表明加入BRA 后对沥青的低温性能有所改善。结合延度试验结果,建议采用当量脆点或混合料低温弯曲试验来对 BRA 改性沥青的低温性能进行评价。
5) 各掺量下的 BRA 改性沥青老化后质量损失均在 ±0. 8% 之间,满足规范要求。同时随着 BRA掺量增加,质量损失逐渐增加,且均为负数,表明BRA 中的灰分是造成质量损失的关键因素。
6) 根据试验结果,综合考虑改性沥青的高低温性能和经济性,建议 BRA 掺量控制在18% ~22%为宜。

四、岩沥青混合料的性能

1 AC-13C 型沥青混合料级配的确定
试验采用粗型密级配 AC-13C , 级配曲线为避开禁区和控制点的 S 形曲线 。为保证试验级配的稳定性 ,采用逐档配料的方法合成级配 。根据委托方所提供的岩沥青所含有 24%的沥青, 76%为矿物质 ,岩沥青的掺量按岩沥青中纯沥青含量和基质沥青比(质量比)为 15∶85 计算, 根据集料级配和岩沥青的筛分结果 ,对实际的基质沥青 、岩沥青和各种矿料进行了配合比的调整 , 实际采用的材料用量比和沥青混合料组配计算结果见表.
2 布敦岩改性沥青混合料油石比的确定
岩沥青按矿料的 2.82%加入到沥青混合料中,试验仍采用 SK90 号重基质沥青, 按 3 个不同油石比制备试件进行马歇尔试验。
(1)试件成型。温度控制分别为:集料190 ℃,拌和 180 ℃,击实 160 ℃。
(2)拌和方式 。先将岩沥青和集料干拌 30 s,以使岩沥青均匀分散在矿料中, 然后加入基质沥青按照预定用量 , 拌和 90 s ,最后加入矿粉, 再拌和90 s 。
AC-13C 型沥青混合料组配计算表
马歇尔试件按照 T0702 击实法成型, 结果见表下表 。从下表中可以得到:OAC min =3.7%,OAC max =3.92%;毛体积相对密度没有出现峰值,空隙率 3.5%所对应的油石比介于 OAC min ~OAC max 之间, 故 OAC 1 =4.0%;OAC 2 =(OAC min +OAC max )/2=3 .82%。综合考虑 , 选取优质油石比 OAC 为4 .0%
布敦岩改性(直投)沥青混合料体积参数和力学性能指标
3 沥青混合料高温稳定性及水稳定性能检验
3.1 高温稳定性检验
在交通主干道, 车辙是导致路面性能降低 、路面破损的主要原因 , 因此沥青混凝土必须具备足够的强度和抗车辙性能。为了检验沥青混合料的抗车辙能力,按优质油石比分别制备标准试件,在60 ℃、0 .7 MPa 的试验条件下进行车辙试验, 结果见下表。
AC-13C 的车辙试验结果
3.2水稳定性
沥青混合料的水稳定性是指抵抗水侵蚀后逐渐产生的沥青膜剥落、掉粒 、坑槽等破坏的能力。沥青混合料在泡水的情况下强度降低越小说明水稳定性越好,根据《公路改性沥青路面施工技术规范》的要求 ,掺加岩沥青的沥青混凝土的水稳定性指标 ,可以用浸水马歇尔试验残留稳定度和冻融前后的劈裂强度 2个指标来衡量。
按照 JTG052-2000 T0709 中方法进行马歇尔残留稳定度试验 , 以优质沥青用量时成型的时间进行浸水马歇尔试验, 结果见下表。
浸水马歇尔试验
3.3 沥青混合料的水稳定性检验
为了检验沥青混合料的抗水损害能力, 首先按优质油石比分别制备标准试件, 然后进行冻融
劈裂试验 ,结果如下表 。
冻融劈裂试验
3.4 低温弯曲试验结果按照 JTG052-2000 T0715 中方法进行低温弯曲试验 ,沥青路面的低温开裂是寒冷地区路面破坏的主要形式, 它与沥青的低温性能及沥青混合料的收缩性能有关 , 该研究采用低温弯曲试验评价其低温抗裂性能 。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程, 采用由轮碾成型的车辙试件切制成规定大小的棱柱体小梁 , 在 -10 ℃进行时低温弯曲试验试验, 结果如下表。
低温弯曲试验
3.5 渗水试验
按照路基路面检测试验规程中的方法进行渗水试验,试验结果如下表.
渗水试验
4. 从上面所有表可知 :采用布敦岩沥青改性的沥青混合料具有优良的使用性能。
(1)马歇尔试验的各项指标都达到规范的要求, 其中, 岩改性沥青混合料的马歇尔稳定度在14 kN 以上 ,远高于规范 8.0 kN 技术要求 。
(2)高温稳定性好 。岩改性沥青混合料的动稳定度为 3 491 次/mm , 既能满足沥青混凝土路面施工规范要求的夏炎热区动稳定度大于 2 800次/mm 的要求 ,又明显优于基质沥青混合料的动稳定度 1671 次/mm 。因此掺加布敦岩沥青可以增加沥青混合料的高温性能。
(3)水稳定性好。掺加布敦岩沥青可以改善沥青混合料的水稳性 ,从表 7 看,经过冻融循环后,掺加改性沥青混合料的水稳性有了很大的提高,劈裂强度损失很小, 达到 98%以上, 这也表明了布敦岩沥青高温长时间条件下其粘附性还有增强趋势,冻融劈裂抗拉强度比远高于规范中大于80%的要求。
(4)掺加布敦岩沥青大幅改善了沥青混合料的低温性能。低温小梁弯曲试验结果表明 ,掺加布敦岩沥青对沥青混合料的抗裂性能具有较大的改善作用 ,从表 7 的结果看,掺加布敦岩沥青后弯曲应变可以满足冬寒地区改性沥青不小于 2 800μm 的要求 。
5. 试验段铺筑工程验证
5.1修筑试验段
诸永 II 标是永康主要运输路线 ,由于当地三超现象严重,指挥部在充分考察印尼布敦岩沥青
路用性能的基础上, 决定在该项目中修筑试验段,在试验段路面上面层中使用该沥青, 试验段长为1.0 km ,桩号为 K32 +000 ~ K33 +00 ,路面结构为 4 cm 中粒式沥青碎石下面层、4 cm 细粒式沥青混凝土上面层。
5.2 试验路观测
试验路完工后 ,对其进行了质量评定和外观定期观测, 经评定认为:试验路面表面平整密实,集料颗粒分布均匀, 无脱落、掉渣、裂缝 、搓板等现象,评定等级为优良工程 。已开放交通 ,铺筑至今经受了近 1 年的交通荷载作用 。尤其是重载交通占了相当大的比例 ,对路面的考验更加严峻 。在大交通量 、重轴载车辆及今年夏季连续高温天气的考验下 ,沥青路面显示出了良好的路用性能:路面无明显车辙现象, 纵横向平整度很好 ,无裂缝、坑洞 、泛油、推移等病害 ;防滑面层仍保持较深的纹理构造 , 具有较好的抗滑性能 , 保证了行车安全。实际运营说明试验路经受了重载考验 ,保持了良好的路用性能。
6 结论
(1)掺加布敦岩沥青混合料在高温抗车辙、低温抗裂 、尤其是抗水损害等方面的性能都有显
著提高,性质特别稳定,与基质沥青混和后不会产生离析,也可与其他改性剂(如 SBS 、SBR 等)进行复合改性,使沥青具有更好的综合性能。
(2)天然岩沥青改性生产工艺简易, 设备简单,产品质量稳定 ,投资少, 较其他聚合物改性技术更具优势。对使用者而言, 可降低工程造价,提高道路使用寿命, 具有较好的经济效益和社会效益,推广应用前景十分广阔。
AC-13沥青混合料马歇尔路用试验结果 (1)
AC-13沥青混合料马歇尔实验数据曲 (2)
优质油石比计算过程为:首先根据图2求得对应于密度最大值的油石比a 1 为5.5%,对应于稳定度最大值的油石比a 2为5.1%,对应于规定空隙率的中值的油石比a 3 为4.41%,对应于规定沥青饱和度中值的油石比a 4 为4.85%,各项指标均符合沥青混合料技术标准的油石比范围4.52%~5.15%,优质油石比按式(1)~式(3)计算:OAC 1 = ( ) a 1 +a 2 +a 3 +a 4 /4(1)
OAC 2 = ( ) OAC min +OAC max /2 (2)
OAC=OAC 1 +OAC 2 (3)
式中,OAC 1 为优质油石比的初始值,OAC 2 为各项指标均符合沥青混合料技术标准油石比范围的中值,OAC min 为油石比最小值,OAC max 为油石比最大值,OAC为优质油石比 [8] 。
7.1 高温稳定性实验
沥青混合料的高温稳定性能是指混合料在夏季高温条件下,受交通荷载的反复作用,不产生车辙、推移、拥包、泛油等病害的性能。实践表明,在通常的车辆荷载条件下,当气温高于25℃时(即沥青路面的路表温度超过60℃),由于此时
已经达到或超过道路沥青的软化点,沥青路面较容易产生永久变形,温度和载荷越大变形越严重。车辙的产生使得沥青路面的使用寿命缩短,即路面平整度下降,危及行车安全 。为检验沥青混合料的抗车辙能力,按优质油石比分别制备标准试件,据JTJ 052—2000 公路工程沥青及沥青混合料试验规程在60℃、0.7 MPa的实验条件下进行车辙实验
(图3)
由图3可知,在实验条件下动态稳定度随着岩沥青掺量的增加而增大,当岩沥青掺量为 20%时,动态稳定度提高151.3%,已达到SBS改性沥青混合料的路用效果 。当岩沥青掺量为30%时,动态稳定度提高166.7%,与掺量为20%的沥青混合料相比,动态稳定度提高并不明显。分析认为,随着布顿岩沥青掺量增加,沥青质含量随之增加,会增加基质沥青的黏度、软化点,提高基质沥青的高温稳定性;同时天然沥青中饱和分和芳香分降低,油分含量较低,有助于基质沥青高温性能提高 。但是,由于用于替代矿粉的布敦岩沥青中的碳酸盐物质颗粒粒径大小不均匀,所以当布敦岩沥青掺量过多时,沥青混合料级配结构发生变化导致动态稳定度提高不明显。
7.2水稳性能实验
水损害是沥青路面早期损坏的主要形式之一。在水或冻融循环的影响下,由于车轮的重复载荷作用,导致水分积聚在集料与沥青的界面上并且不断产生动水压力,从而降低了沥青与集料间的黏结能力,沥青膜从石料表面剥离,沥青混合料掉粒、松散,继而形成沥青路面的坑槽等损坏 。本研究通过残留稳定度和冻融劈裂强度比来分析沥青混合料的水稳定性,实验结果如表4、表5所示。
浸水马歇尔实验结果(表4)
冻融劈裂实验结果
由表4、表5可知,沥青混合料的马歇尔稳定度随着岩沥青的加入有明显提高,掺量为10%、20%、30%时对比基质沥青,马歇尔稳定度分别提高了29.59%、38.89%、40.46%;残留稳定度从基质沥青的91.3%分别提高了1.8%、3.8%、5.3%。融劈裂残留强度比也从基质沥青的 85.71%分别提高了3.61%、7.24%、8.49%。表明沥青混合料水稳性得到明显提高,主要原因是BRA中矿物质是一种高碱性的活性物质,其表面大量的活性物质能提高对基质沥青的吸附能力,由于沥青与碱性石料间具有良好的黏附性,还可以大大提高沥青与集料间的黏附能力。
7.3低温性能试验
低温下沥青混合料劲度增大,气温骤降时会在路面内部积聚温度应力,当此温度应力过大,不能由应力松弛得到彻底缓解而超出材料极限抗拉强度时会发生开裂,造成路面损坏。因此,沥青路面应具有良好的低温柔韧变形能力 [13] 。
7.3.1 沥青脆点实验
在低温下沥青表现为脆性破坏,通常采用当量脆点分析其低温脆性。实验结果如表6所示。
弗拉斯脆点及针入度指数结果(表6)
当量脆点越低同时针入度指数越高时,沥青低温抗裂性能越好。从表7数据可知,岩沥青掺量为10%和20%时,相比于基质沥青当量脆点降低22.33%、42.52%,针入度指数分别提高28.98%、48.26%;但当掺量为30%时,当量脆点反而升高27.79%,且此时针入度降低58.68%。布敦岩沥青中芳香分的含量比基质沥青低,但胶质含量比基质沥青大很多,芳香分与胶质调和可使沥青塑性大为改善,但必须与芳香分保持适当比例,才能使胶体体系保持稳定同时获得优质性能 。
7.3.2 低温小梁弯曲实验
用低温弯曲实验测得的破坏应变和破坏劲度来评价沥青混合料的低温抗裂性能,实验结果如表7所示。
(表7)
由表7可知,当岩沥青掺量为10%和20%时,相比于基质沥青抗弯拉强度分别提高1.52%、4.59%,最大弯拉应变分别提高8.94%、17.75%,但当掺量为30%时,与基质沥青相比,抗弯拉强度和最大弯拉应变反而降低9.95%、5.37%。随着布敦岩沥青掺量增加,抗弯拉强度和最大弯拉应变显著提高,主要因为芳香分与胶质调和使塑性大为改善,特别是低温延度大为提高;但当掺量超过20%时,抗弯拉强度和最大弯拉应变降低,主要由于沥青质含量过多,使沥青的延度大大减少,易于脆裂,影响到低温性能 。
7.4 经济分析
根据目前沥青混合料拌和厂的道路建筑材料交货价格,对比分析了布敦岩沥青、湖沥青、SBS改性沥青3种不同类型改性沥青的价格差异(表9)。从表9可以看出:3种改性沥青的价格次序由高到低为:30%湖沥青>4%SBS改性沥青>20%布敦岩沥青。
表8 改性沥青混合料成本分析
20%布敦岩改性沥青的价格最低,分别比30%南美洲特立尼达岛的特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青和4%SBS改性沥青降低106.5、425.7元/t,降低幅度分别为1.92%、7.66%,通过上述分析可知,布敦岩沥青相比同类改性沥青在价格具有明显优势。
本小节结论:
1)高温稳定性实验表明,掺入布敦岩沥青能显著提高混合料的耐高温能力,20%掺量的布敦岩沥青混合料动态稳定度可以提高150%左右,表明其适用于高轮压重荷载的道路交通地区。
2)水稳性能实验表明,随着布敦岩沥青掺量的增加,马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留稳定度都显著提高,即布敦岩沥青的掺入提高了沥青混合料的水稳定性。
3)低温性能实验表明,当布敦岩沥青掺量为20%时,沥青混合料最大弯拉应变为最大,且当量脆点为最小值,但当掺量增加到30%时,最大弯拉应变和当量脆点分别下降和上升,因此布敦岩掺量不宜超过30%。
4)经济分析确定,布敦岩沥青具有价格上的优势。掺量为20%的布敦岩改性沥青,其成本比掺4%的SBS改性沥青、掺30%的TLA改性沥青分别低7.66%和2.01%,因此布敦岩沥青具有十分广阔的应用前景。

五、布敦岩沥青改性沥青抗紫外老化性能试验研究

(表1)紫外老化试验结果
由表 1 和图 1,2 可知:
1)随着紫外老化时间的延长,A-110 基质沥青逐渐发生褶皱、小坑、麻面、局部塌陷、坑洞、坑洞加剧、整体破坏的顺次变化过程,掺量 10% 的 BRA 改性沥青相对于 A-110 基质沥青表面较平整、变化较小。这表明,沥青受紫外线的老化影响非常严重,BRA 能大大提高沥青的抗紫外老化能力。
2)热老化和紫外老化后,10%掺量的 BRA 改性沥青的残留针入度比均比 A-110 基质沥青要大,分别提高26. 7%和29. 9%。这表明,BRA 有助于提高沥青的抗热老化和紫外老化能力。
3)热老化后,A-110 和 A-110 + 10% BRA 的两种沥青质量均有损失,这是沥青中的轻质油分在热的作用下物理挥发所致,但 BRA 改性沥青的损失率比 A-110 基质沥青要小 18. 8%。这表明,BRA 改性沥青的抗热老化能力比 A-110 基质沥青强。
4)紫外老化后,A-110 和 A-110 + 10% BRA 的两种沥青质量均有增加,但 BRA 改性沥青的增长率比 A-110 基质沥青要小 69. 9%。这表明,BRA 改性沥青的抗紫外老化能力比 A-110 基质沥青强得多。这是由于基质沥青中的众多不饱和基团羰基在高能量的紫外光照下,极易发生破裂形成自由基,自由基与外界空气中的氧、硫、氮、氢等元素发生化学反应,生成饱和侧链,随着紫外照射时间的延长,侧链不断反应、交联、聚合,使得沥青中的黑褐色的沥青质含量逐渐增多,进而碳化,颜色变黑、变深,这与经紫外老化后的沥青混合料小梁试件颜色发黑、表面有焦糊现象的实际情况相吻合。
3 老化前后沥青针入度试验
对 A-110 和 A-110 + 10% BRA 两种沥青的原样、RTFOT 后试样、紫外老化 7d 后试样分别进行了针入度试验,试验结果如表 2 和图 3 所示。
由表 2 和图 3 可知,A-110 + 10% BRA 的原样改性沥青的针入度比 A-110 基质沥青减小 35. 8%;热老化和紫外老化后,两种沥青的针入度均降低,沥青稠度增大,柔韧性减小,但掺量 10% 的 BRA 改性沥青的变化率比 A-110 基质沥青小。这表明,BRA 改性沥青有良好的抗热老化和紫外老化能力。
4 本小节结论
1)随着紫外老化时间的延长,A-110 基质沥青逐渐发生褶皱、小坑、麻面、局部塌陷、坑洞、坑洞加剧、整体破坏的顺次变化过程,掺量 10% 的 BRA 改性沥青相对于 A-110 基质沥青表面较平整、变化较小。
2)热老化和紫外老化后,10%掺量的 BRA 改性沥青的残留针入度比均比 A-110 基质沥青要大,分别提高 26. 7%和 29. 9%。3)热老化后,A-110 和 A-110 + 10% BRA 两种沥青质量均有损失,这是沥青中的轻质油分在热的作用下物理挥发而致,但 BRA 改性沥青的损失率比A-110 基质沥青要小 18. 8%。
4)紫外老化后,A-110 和 A-110 + 10% BRA 两种沥青质量均有增加,但 BRA 改性沥青的增长率比A-110 基质沥青要小 69. 9%。
5)A-110 +10%BRA 的原样改性沥青的针入度比 A-110 基质沥青减小 35. 8%,热老化和紫外老化后,两种沥青的针入度均降低,沥青稠度增大,柔韧性减小,但掺量 10% 的 BRA 改性沥青的变化率比A-110 基质沥青小。
6)布敦岩沥青改性沥青具有优质的抗热老化和抗紫外老化性能,对于紫外线照射强烈、沥青路面老化严重的区域具有重要的实践应用价值和工程意义。

引用、参考文献

布敦岩沥青改性沥青抗紫外老化性能试验研究,郑州:王俊岭等。
布敦岩改性沥青路用性能评价的研究,河北:杜乐群等。
不同配比对BuTon岩沥青影响的性能研究,重庆:孟勇军等。
AC-13布敦岩改性沥青混合料的路用性能,沈阳:赵苏等。
BRA改性沥青及其混合料路用性能试验研究,重庆:王火明等。

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