第２８卷第１期 华东交通大学学报 Ｖｌ０１．２８ ＮＯ．１ ２０１１年２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｆｅｂ．，２０１１ 文章编号：１００５—０５２３（２０１１）０１—００４７—０５ 温拌布敦岩沥青混合料路用性能研究 文思源１，苏明２，叶奋１ （１．同济大学交通运输工程学院，上海２０１８０４；２．大学建筑工程学院，乌鲁木齐８３００４７） 摘要：复合改性沥青混合料是采用布敦岩沥青（ＢＭＡ）及温拌剂复合改性而成的一种沥青混合料，将它与常规ＢＭＡ及常规温 拌沥青性能进行比较，得出该复合改性沥青混合料可以大大降低拌和温度、节约能源、保护环境，还可保证良好的路用性 能。以布敦岩沥青作为改一ｌｉ￣，ｉ能明显提高沥青混合料的高温稳定性，但对低温性能影响很小。 关键词：布敦岩沥青；温拌沥青混合料；路用性能；环保 中图分类号：Ｕ４１４ 文献标识码：Ａ 近年来，各种路用性能更优越的改性沥青应运而生。在各种物理和化学改性沥青中，以岩沥青作为改 性沥青与基质沥青具有良好的配伍性和持久的耐老化性，越来越受到国内外公路技术行业的重视。同时， 随着温拌沥青混合料技术在我国的大力推广，越来越多的沥青路面采用温拌沥青混合料。本文结合两者 的优势，拌制出一种复合改性沥青混合料，并对该混合料的空隙率、稳定度、流值和冻融劈裂强度比进行了 室内试验，得出该混合料的性能符合现在我国的路面的铺装，并比普通沥青混合料的路面性能要好 。 。因 此，在温拌技术条件下，研究布敦岩沥青混合料对我国沥青路面和社会经济的发展具有很大意义。 １原材料简介 １．１布敦天然岩沥青 布敦天然岩沥青（ＢＭＡ），是产于印度尼西亚苏拉威西岛（Ｃｅｌｅｂｅｓ）东南部布敦岛（ＢＵＴＯＮ）的布敦天然 岩沥青矿，经过去除杂质、脱水、碾磨等加工后形成粉粒状的材料。布敦岩沥青是一种特殊岩石，其中含有 ２０％左右的沥青。将其在沥青混合料拌和时预热掺入混合料中，可取得较好的改性效果。通过掺加天然 岩沥青ＢＭＡ对沥青进行改性，可以显著提高沥青路面的高温抗车辙性能、抗水损坏性能和抗老化性能，明 显改善沥青路面的路用性能，延长道路使用寿命 。我国高速公路建设对沥青材料的性能提出了越来越 高的要求。因此，研究布敦岩沥青具有很大意义。 １．２乳化平台的温拌技术 温拌沥青混合料是一种绿色、节能、环保的路面新材料，它能在较低温度下拌和、压实与施工，其力学 性能和路用性能不亚于热拌沥青混合料。根据目前国外对温拌技术的研究结果，普遍认为温拌沥青７昆合 料是一类使用特殊添加剂或制备工艺技术来达到节能环保目的的混合料。相关的研究数据表明，当混合 料的拌和温度减低３０℃时，每吨沥青混合料可节约燃料油２．４ ｋｇ，并可减少３０％的ＣＯ：排放量和４０％的粉 尘排放量。 ＥｖｏｔｈｅｒｍＴＭ是美国ＭｅａｄＷｅｓｔＶａｃｏ公司基于乳化沥青分散技术（ＤＡＴ）研发的沥青混合料温拌技术，该 技术将经过特殊：［艺制成的乳化沥青与加热的集料在ＤＡＴ添加剂是沥青混合料实现温拌施工的关键要 收稿日期：２０１０－１２—２３ 基金项目：国家自然科学基金项目（５０９６８０１６）；维吾尔自治区高校科研计划科学研究重点项目（２００８１２１１００３０５６７８１）； 大学校院联合项目（２００６３２１００６） 作者简介：文思源（１９８８一），男，硕士研究生，研究方向为道路材料 ４８ 华东交通大学学报 ２０１１年 素，它可以在沥青胶结料内部形成特殊的润滑结构，在不影响沥青对石料裹附的前提下，确保混合料可以 在较低的温度下被压实【６—１。 ２试验方案 ２．１级配设计 温拌沥青混合料根据《公路沥青路面施工技术规范》（ＪＴＧ Ｆ４０—２００４）的要求对原材料进行级配设计， 经计算矿料比例为：１０～１５ ｍｍ：５ １０ ｍｍ：砂：石屑：矿粉＝３７％：２８％：４％：２６％：５％，调整出的级配如表ｌ。 表１集料级配组成 Ｔａｂ．１ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ２．２确定最佳油石比 选定５．Ｏ％，５．３％，５．６％初始油石比进行马歇尔试验。试验结果见表２。 表２温拌沥青混合料ＡＣ一１３Ｃ配合比设计马歇尔试验结果 Ｔａｂ．２ Ｍａｒｓｈａｌｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｗａｒｎｌ ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔ ＡＣ－１３Ｃ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ 根据以上结果以油石比为横坐标，以测定的各项指标为纵坐标，分别将结果绘入图中，绘制密度、空隙 率、矿料间隙率、饱和度、稳定度、流值关系曲线，确定ＡＣ一１３Ｃ密级配沥青混合料的最佳油石比为５．３％ｏ 且经检验油石比为５．３％条件下的ＡＣ一１３Ｃ密级配沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性都符 合规范要求。故取５．３％为最佳油石比。 ２．３试验方案 按上述试验所确定的沥青混合料的级配及最佳油石比，进行复合改性沥青的性能验证试验。 试验分３组进行：常规拌和条件下（１７５℃）布敦岩沥青性能试验、复合改性岩沥青温拌条件下（１４０℃） 性能试验、基质沥青温拌试验（１４０℃）。其中以常规条件下的布敦岩沥青性能指标为标准，将复合改性岩 第１期 文思源，等：温拌布敦岩沥青混合料路用性能研究 ４９ 沥青的性能与其对比。以期得到在降低拌和温度的条件下，沥青混合料性能有否大幅变化。 拌和复合改性岩沥青的试验方法简介如下：将石料加热到比拌和温度高１Ｏ～２Ｏ ｑＣ，加入热沥青和 ＤＡＴ（采用干拌），搅拌２分钟左右；然后依次加入矿粉和岩沥青，再次搅拌１分钟。 ３试验结果 ３．１空隙率对比分析 按照上述试验方法，分别测定３种不同实验方案下的沥青混合料性能，试验结果如表３。 表３三种不同方案的实验结果 Ｔａｂ．３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅｓ ｏｆ 空隙率是评价沥青性能的关键性指标。空隙率越大，沥青混合料的强度越小，而回弹模量和渗透能力 越大。压实效果欠佳，空隙率过大还会导致滞留在空隙内的水分过大，在毛细水压力的作用下，会导致沥 青与集料分力产生剥落。而空隙率过小会引起路面泛油、拥包、车辙等早期损害。故空隙率不宜过大或者 过小，应在规定范围之内，才能保证沥青路面具有良 ，。 好的使用性能，从而延长路面的使用寿命。影响沥 、。 ７ 隙翠对比 青混合料空隙率的主要因素有油石比、级配、拌和温 ３．７０ ３．６７ 度以及压实功 １。在相同的压实功、级配和油石比的 ３．６５ 情况下，所得不同类型的沥青混合料空隙率对比如 ｊ・ｏＵ 下。 ｒｌ ＿１Ｉ 从表３可以看出：方案１（ＢＭＡ）、方案２（ＢＭＡ＋ １７５℃ ｌ４０℃ １４０℃ ＤＡＴ）、方案３（基质沥青＋ＤＡＴ）（以下简称方案１、２、 ＢＭＡ ＢＭＡ＋ＤＡＴ 基质沥青＋Ｄ ３）的空隙率呈依次递减趋势，但均在规定范围要求 Ｆ； １ 图１沥青混合料空隙率对比分析图 Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ａｉｒ ｖｏｉｄ 之内（３～５）。由以上数据可以得出，方案１的空隙 率接近目标空隙率，方案２为添加温拌剂的岩沥青，即使拌和温度降低３０℃，空隙率也能在要求范围之内， 且比方案ｌ的空隙率更小，即有较好的施工和易性，易于压实。比较方案２和方案３可以得出，在相同的拌 和温度下，添加岩沥青的温拌改性沥青比温拌基质沥青的空隙率稍大，即相同试验条件下，添加岩沥青会 导致拌和不均匀，引起沥青混合料空隙率偏大。这可能是因为添加岩沥青后的沥青流动性变差，影响沥青 对集料的裹覆能力，导致沥青混合料难于压实，空隙率偏大。 ３．２稳定度对比分析 沥青混合料的稳定度可以用来评价它的高温稳定性。稳定度越大，表示该混合料的高温性能越好，抗 车辙能力越强。 由图２可以看出：方案１的稳定度最高，即方案１的高温稳定性最好。由于岩沥青是一种天然改性沥 青，掺人适量的岩沥青可以大大提高其高温稳定性，与方案２对比，方案１的稳定度提高了１６％，比方案３提 高了３０％。方案２虽与常方案１相比稳定度稍有降低，但仍在规范规定范围之内，且比温拌基质沥青的稳 蚕＼巡 ｍ 脚 ∞ ∞∞ ∞ ∞ ＆＆ 华东交通大学学报 ２０１１矩 定度高１１％。即方案２在降低３５℃拌和温度的前提下，稳定度虽比常规岩沥青稍有降低，但仍在规范规定 范围之内，且比普通温拌沥青的稳定度有所提高。同时方案２可以在施工时节省大量的能源、减少了大量 有害气体的排放，对保护环境、节约能源具有很大的社会效益，同时较低的拌和温度可以延长施工工期，具 有较大的经济效益。综合考虑，方案２可选性较大。 ８８．０ｏ ８６．００ 跪００ ８２．００ ８０Ｌ０ｏ 蝥７龌 ８．００ ７６Ｊ００ ７４．０ｏ １７５℃ １４０℃ ｌ４０℃ ＢＭＡ ＢＭＡ＋ＤＡＴ 基质沥青＋｛］ＡｌＴ ＢＭＡ ＢＭＡ＋ＥＩＡＴ基质沥青脚 图２沥青混合料稳定度对比分析图 Ｆｉｇ．２ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 图３沥青混合料冻融劈裂强度比对比分析 Ｆｉｇ・３ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ．ｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ３．３冻融劈裂强度比对比分析 冻融劈裂强度比（ＴＳＲ）越高，表征混合料的低温稳定性能越好，抗水损坏性能越好。 综合比较３组实验，都符合规范要求。方案１的ＴＳＲ为８５．５３％为最高，比方案２和方案３分别高 出１．６４％，６．５７％。整体而言，添加ＢＭＡ的沥青混合料的抗水损害能力均比未添加岩沥青的沥青混合料抗 水损害能力高，进一步说明ＢＭＡ对沥青的改性效果，可以显著提高沥青路面的抗水损坏能力，明显改善沥 青路面的路用性能，减少早期损害，延长道路使用寿命。综合比较，方案２具有更好的可行性。 ４结语 １）温拌ＢＭＡ的复合改性沥青可以取温拌及改性二者之长，既可以降低拌和温度，又可以保证其性 能。在１４０℃条件下拌和生产的复合改性沥青混合料各项指标均能满足规范。 ２）温拌基质沥青的施工和易性最好，其次是基于乳化平台的温拌岩沥青，常规岩沥青的施工和易性最 差。 ３）通过比较各项基本性能，常规岩沥青各项指标最好，基于乳化平台的温拌沥青次之，温拌基质沥青 相对最差。综合比较，基于乳化平台的岩沥青具有工程可行性，能取二者之长，具有良好的应用前景。 添加ＢＭＡ的沥青混合料在温拌（１４０℃）条件下压实成型的路面在使用性能方面要优于热拌沥青混合 料，而且还会提高路面使用寿命和获得可观的经济效益 。温拌沥青混合料的拌合温度比普通温拌沥青 混合料低３５℃，则ＣＯ：排放量可以减少２０％左右，而其他的烟尘等的排放也相应的可以减少４０％左右。在 全球气体变暖日益明显，全世界投入大量的人力物力努力减少ＣＯ 排放量的时候，采用温拌沥青混合料代 替传统的热拌沥青混合料无疑会产生巨大的社会效益。综合设计、施工、环境以及经济等各个方面的考 虑，以ＢＭＡ作为改性剂，基于乳化平台的岩沥青具有可行性，具有良好的应用前景。 参考文献： …１曹亚东，严军，曹祖光，等．ＢＭＡ天然沥青的性能及应用研究［Ｊ］．上海建设科技，２００５（１）：５３．５５． ［２】季根忠，朱红旗，何宁德，等．国产天然沥青改性剂的开发『Ｊ］．公路交通科技，２００２，１９（１２）：２５—２７．・ ［３】中国交通部公路科学研究所．印度尼西亚布敦岩天然沥青路用性能研究报告［Ｒ］．２００ １． 第１期 文思源，等：温拌布敦岩沥青混合料路用性能研究 ５ｌ ［４】杜群乐，王庆凯，王国青．布敦岩改性沥青路用性能评价的研究［Ｊ］．公路，２００５（８）：１３３—１３５． 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８３００４７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｎｇ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｓ Ｂｕｔｏｎ Ｍａｓｔｉｃ Ａｓｐｈａｌｔ（ ＢＭＡ）ａｎｄ ＷａｌＴｆｌ ｍｏｄｉｉｆｅｒ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓａｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄ ｃａｎ ｇｕａｒａｎ— ｔｅｅ ｇｏｏｄ ｒｏａｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｂｕｔｏｎ Ｍａｓｔｉｃ Ａｓｐｈａｌｔ ａｓ ｍｏｄｉｆｉｅｒ ｃａｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍ— ｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ，ｗｉｔｈ ｌｉｔｔｌｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｂｕｔｏｎ Ｍａｓｔｉｃ Ａｓｐｈａｌｔ；ｗａｒｍ ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔ；ｒｏａｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 简讯 １３项２０１０年度教育部人文社会 究—般项目立项 我校２０１０年度教育部人文社会科学研究一般项目立项工作取得丰硕成果。今年我校共取得立项公示 １５项，立项ｌ３项（２项因主持人当年主持了国家自然基金项目而被取消了立项）的历史最好成绩，立项公示 数和立项数一举步入江西省高校三甲行列。 （科研处高丹卡供稿）
