天然巖瀝青改性對瀝青路面性能的影響

陳景龍

（中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司 湖北十堰 442000）

天然巖瀝青在道路施工中的應(yīng)用隨著其在瀝青改性中的效果得到了廣泛的認(rèn)同。通過對改性的瀝青在道路中的應(yīng)用效果分析，得出改性瀝青具有耐磨、性能持久等優(yōu)點(diǎn)。我國對改性瀝青的研究已經(jīng)取得了一定的成效，并在道路施工建設(shè)中得到了良好的應(yīng)用。如山東濰坊市某段交通道路施工就利用了天然巖瀝青改性瀝青，相較于一般的瀝青路面，路面的橫向裂縫出現(xiàn)的很少，縱向裂縫幾乎沒有。基于巖瀝青改性瀝青加工方面，應(yīng)用效果良好，具有普遍的推廣價值。

1 天然巖瀝青改性瀝青性能試驗(yàn)

試驗(yàn)選用AH-70#基質(zhì)瀝青兩種A、B，天然巖為黑褐色、粉末狀，含水量在1.2%左右的四川廣元地區(qū)的巖瀝青。天然巖瀝青摻入到基質(zhì)瀝青的比例分別為5%、7.5%、10%和12.5%，觀察巖瀝青改性瀝青的流程可得出10樣改性后的樣品，將這些樣品與基質(zhì)瀝青進(jìn)行性能比較，可得出表1的性能結(jié)果。

表1 巖瀝青改性瀝青性能測試

從表1中可以看出，隨著巖瀝青添加計(jì)量的增多，巖瀝青改性瀝青的軟化度相對增高，延展度下降，說明巖瀝青改性瀝青的抗變形能力增加，對溫度的敏感性降低。

2 巖瀝青改性瀝青多種微觀性能分析

2.1 瀝青組分分析

瀝青的組分對于瀝青的性能具有重要的影響，為了研究巖瀝青的瀝青組分對基質(zhì)瀝青性能的影響，遂進(jìn)行了組分試驗(yàn)，得出結(jié)果如表2。

從表2中可以看出，天然巖的瀝青膠質(zhì)與青質(zhì)教基質(zhì)瀝青要高，且飽和分和芳香分的含量要低，這說明巖瀝青自身具有較高的軟化點(diǎn)和粘性[1]。在將巖瀝青摻入到基質(zhì)瀝青中后，改進(jìn)瀝青的飽和分和芳香分的含量有所下降，而瀝青的膠質(zhì)含量以及瀝青質(zhì)的含量有所提升，這說明巖瀝青能夠使基質(zhì)瀝青的黏性和抗高溫性能提升，同時瀝青膠質(zhì)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，在此情況下，改性瀝青應(yīng)用于路面施工，對于保證公路的使用性能具有重要的作用。

表2 組分試驗(yàn)結(jié)果

2.2 熒光顯微鏡分析

熒光顯微鏡應(yīng)用于觀察改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)具有顯著的作用，通過對改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以判斷出基質(zhì)瀝青的改性程度，對于確定巖瀝青摻入基質(zhì)瀝青的最佳配比創(chuàng)造了有利的條件。試驗(yàn)選用倒置熒光顯微鏡，基質(zhì)瀝青和配比例為8%，制配前后的瀝青相態(tài)放在顯微鏡下觀察，并采集圖像。據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，巖瀝青改性劑在基質(zhì)瀝青中的分布較為平均，且在充分混合后，使基質(zhì)瀝青的青質(zhì)組分膨脹，凸起的顆粒上結(jié)有一層含瀝青質(zhì)的凝膠膜。在配比濃度為8%的情況下，溶脹的巖瀝青能夠達(dá)到結(jié)交料的15%作用，通過凝膠膜的連接，構(gòu)成了一個網(wǎng)狀的空間結(jié)構(gòu)，由此可以看出，改性后的基質(zhì)瀝青的黏性有了明顯的提升。

3 巖瀝青改性瀝青對瀝青路面性能的影響探討

3.1 感溫性

巖瀝青用于基質(zhì)瀝青的改性，對于基質(zhì)瀝青表征感溫性的影響測試，多用針入度指數(shù)、針入度粘度數(shù)和粘溫指數(shù)。其中，對于粘溫指數(shù)與材料本質(zhì)的流動活化能關(guān)系的研究，將得出改性瀝青粘性在溫度影響下的變化，進(jìn)而得出材料溫度的敏感性[2]。同時，針對度指數(shù)與粘溫指數(shù)會隨著巖瀝青摻入量的增加而發(fā)生改變，針入度指數(shù)會持續(xù)上升，感溫性會下降，而粘溫指數(shù)變化呈不規(guī)律性，主要受試驗(yàn)條件的影響。

在低溫情況下，巖瀝青會改變基質(zhì)瀝青的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量，且混合體系極性增強(qiáng)，在組分內(nèi)分子相互作用下，會形成網(wǎng)狀的粘聯(lián)結(jié)構(gòu)。在溫度不高的情況下，分子的活動能力有限，所以，改性瀝青的感溫性會隨著巖瀝青添加量的增多而降低，而在高溫條件下，巖瀝青的大膠束在爆破之后會分散出很多活性點(diǎn)與小分子結(jié)合，形成半聚合的局面，在巖瀝青不斷摻入基質(zhì)瀝青的情況下，形成的半聚合面會增多，從而增強(qiáng)了改性瀝青的溫度敏感性，但當(dāng)巖瀝青的加入量達(dá)到10%時，破裂的膠束會重新聚合在一起，形成一個整體的粘連結(jié)構(gòu)，此時的改性瀝青的溫度敏感度會降低。

3.2 高溫性能

通過巖瀝青改性瀝青性能測試可以看出，改性瀝青的軟化點(diǎn)、粘性與基質(zhì)瀝青相比，都有向著好的方向發(fā)展。在巖瀝青將瀝青質(zhì)帶入到石油瀝青當(dāng)中后，對于改善以氫鍵為主的分子作用力，形成聚合的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)有著積極的促進(jìn)作用。同時，巖瀝青含有的礦物質(zhì)，對改善基質(zhì)瀝青的黏性也起到了明顯的效果。相較于基質(zhì)瀝青，改性后的基質(zhì)瀝青在溫度低于60℃的環(huán)境下，黏性會更強(qiáng)。因此，改性瀝青的彈性較好，在道路建設(shè)中應(yīng)用巖瀝青改性瀝青，遇到施加力因具有較好的彈性，而不易凹陷，從而避免車轍、推擁等情況的出現(xiàn)。

4 結(jié)束語

巖瀝青對基質(zhì)瀝青的改性，通過配比出適合工程施工標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)良改性瀝青，對于改善基質(zhì)瀝青路面的高溫感性能以及抗激變能力等具有重要的作用，因此，可有效改善路面的使用性能。

圖1 巖瀝青改性瀝青軟化點(diǎn)

[1]李敏.天然巖瀝青BRA改性瀝青在京張高速公路上的應(yīng)用[J].交通世界（建養(yǎng)·機(jī)械），2012（04）：294～296.

[2]余四新，韋金城，蔡長松等.天然巖瀝青復(fù)合改性瀝青性能評價與應(yīng)用研究[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報，2015（05）：435～440.