劉國(guó)正，趙凌曉

（長(zhǎng)沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙 410007）

BRA改性AC-20瀝青混合料的最佳摻量及路用性能研究

劉國(guó)正，趙凌曉

（長(zhǎng)沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙 410007）

為研究布敦巖瀝青（BRA）混合料的性能，并確定BRA的最佳摻量，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)不同摻量的BRA改性瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、普通瀝青混合料的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性及高溫穩(wěn)定性等路用性能進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，BRA改性瀝青混合料具有良好的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性；根據(jù)不同摻量下AC-20混合料各性能指標(biāo)的變化規(guī)律，推薦BRA摻量為3%，此時(shí)其水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性與SBS改性瀝青混合料基本持平或稍優(yōu)，但低溫性能相對(duì)較差，特別適用于溫度較高的地區(qū)。

公路；布敦巖瀝青（BRA）；瀝青混合料；最佳摻量；路用性能

由于聚合物改性瀝青（如SBR、SBS）在施工工藝和改性設(shè)備等方面要求較高，且聚合物改性劑和基質(zhì)瀝青之間存在離析的問(wèn)題，在一定程度上限制了聚合物改性瀝青路面在中國(guó)的應(yīng)用。近些年來(lái)，專家學(xué)者們?cè)絹?lái)越重視天然巖瀝青在中國(guó)交通建設(shè)中的應(yīng)用研究，特別是在諸多物理、化學(xué)改性劑中備受關(guān)注的布敦巖瀝青（BRA）。

BRA主要由瀝青（22%～28%）和石灰?guī)r類礦物質(zhì)構(gòu)成，呈淺褐色。由于BRA是在自然條件下經(jīng)長(zhǎng)期物理變化形成的，其性質(zhì)極其穩(wěn)定、耐久性能好，作為石油瀝青的改性劑可起到良好的效果。同時(shí)BRA中具有粒徑很小的與石灰?guī)r性質(zhì)相似的礦粒，對(duì)瀝青具有很好的吸收性，有利于加強(qiáng)礦料與瀝青之間的粘結(jié)和粘附作用，在印度尼西亞具有活性劑之稱，是一種普遍應(yīng)用的道路交通材料。但由于JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》未對(duì)天然瀝青提出施工技術(shù)要求，這在一定程度上阻礙了布敦巖瀝青在中國(guó)道路工程建設(shè)中的推廣與應(yīng)用。為此，該文通過(guò)試驗(yàn)對(duì)不同摻量下的BRA改性瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料和普通瀝青混合料的路用性能進(jìn)行對(duì)比，研究BRA的改性效果，確定其最佳摻量。

1　混合料設(shè)計(jì)

1.1 原材料

選用殼牌A級(jí)70號(hào)瀝青、殼牌SBS改性瀝青，BRA采用干法工藝進(jìn)行摻配，摻量分別取0、2%、3%、4%（BRA占混合料的質(zhì)量百分比）。瀝青的技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、表2，BRA性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3，均符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

表1　殼牌A級(jí)70號(hào)瀝青的技術(shù)指標(biāo)

續(xù)表1

表2　殼牌SBS改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)

表3　BRA性能檢驗(yàn)結(jié)果

采用豐順石場(chǎng)的角巖粗集料，為10～20、5～10 mm碎石；細(xì)集料采用豐順石場(chǎng)的角巖0～3mm石屑。集料檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4～6，其各項(xiàng)指標(biāo)均符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

1.2級(jí)配和最佳油石比

AC-20混合料礦料級(jí)配為10～20mm碎石∶5～10mm碎石∶0～3mm石屑∶礦粉∶水泥=50 ∶14∶30∶4∶2，其中0～3mm石屑100%除塵。由于把BRA中的灰分看作礦粉，BRA改性瀝青AC -20混合料設(shè)計(jì)中僅對(duì)礦料級(jí)配稍作調(diào)整，其余與SBS改性瀝青AC-20混合料一樣。BRA改性瀝青AC-20混合料的合成級(jí)配見(jiàn)表7。按照規(guī)范要求，采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法確定BRA改性瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、普通瀝青混合料的最佳油石比，分別為4.8%（為便于試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，不同摻量的BRA改性瀝青混合料統(tǒng)一采用4.8%油石比）、4.79%和4.9%，目標(biāo)空隙率為4.5%。

表4　集料性能檢測(cè)結(jié)果

表5　細(xì)集料性能檢測(cè)結(jié)果

2　混合料性能試驗(yàn)研究

2.1 水穩(wěn)定性能

采用浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)測(cè)試瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

由表8可知：BRA改性瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、普通瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度均滿足規(guī)范要求，且增加BRA的摻量，馬歇爾穩(wěn)定度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度均有所增加，殘留穩(wěn)定度有所減小，但變化幅度均不大；BRA摻量為3%時(shí)，BRA改性瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度與浸水馬歇爾穩(wěn)定度值均稍大于SBS改性瀝青混合料；BRA摻量從2%逐漸增加到4%時(shí)，劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸增大；BRA摻量為2%、3%、4%時(shí)的凍融劈裂抗拉強(qiáng)度分別比普通瀝青混合料提高47%、61%、75%，且當(dāng)BRA摻量大于2%時(shí)，其劈裂抗拉強(qiáng)度稍優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。

表6　粗、細(xì)集料篩分結(jié)果

級(jí)配類型通過(guò)下列篩孔（mm）的質(zhì)量百分率/% 26.5　19　16　13.2　9.5　4.752.361.18　0.6　0.3　0.150.075合成級(jí)配　100　96.484.766.653.442.034.322.215.611.3　8.0　5.4上限　100　95.075.062.052.038.028.020.015.010.0　6.0　4.0下限　100100.090.080.072.058.046.034.027.020.014.0　8.0

表8　不同瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

2.2高溫穩(wěn)定性能

采用以動(dòng)穩(wěn)定度為指標(biāo)的車轍試驗(yàn)方法對(duì)BRA改性瀝青混合料、普通瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能進(jìn)行對(duì)比分析，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

由表9可知：BRA改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度隨著B(niǎo)RA摻量的提高而逐漸提高；添加2%、3%、4%BRA的混合料的動(dòng)穩(wěn)定度分別比普通瀝青混合料提高120%、192%、208%，但仍不及SBS改性瀝青；SBS改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度比普通瀝青混合料提高303%。

表9　不同瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

2.3低溫抗裂性能

采用低溫彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)AC-20混合料的低溫抗裂性能，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10和圖1。

表10　不同瀝青混合料的低溫抗裂性能試驗(yàn)結(jié)果

圖1　BRA改性瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

圖1表明：增加BRA的摻量，BRA改性瀝青混合料的低溫抗裂性能逐漸降低，添加2%、3%、4% BRA的AC-20型瀝青混合料的破壞應(yīng)變分別比普通瀝青混合料降低1.86%、4.38%、15.36%，且降低比例隨著摻量的增加而增大；破壞時(shí)的彎曲勁度模量則分別比普通瀝青混合料增加4.2%、13. 9%、34.6%。BRA改性瀝青混合料的低溫抗裂性能明顯低于SBS改性瀝青混合料。

3　結(jié)論

混合料的水穩(wěn)定性，添加2%、3%、4%BRA的AC -20型瀝青混合料的水穩(wěn)定性與SBS改性瀝青混合料、普通瀝青混合料差別不大，均符合規(guī)范要求。

（2）添加2%、3%、4%BRA的瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度分別比普通瀝青混合料提高120%、192%、208%，但不及SBS改性瀝青混合料。

（3）增加BRA的摻量，BRA改性瀝青混合料的瀝青低溫抗裂性能逐漸降低，添加2%、3%、4% BRA的AC-20型瀝青混合料的破壞應(yīng)變分別比普通瀝青混合料降低1.86%、4.38%、15.36%，且降低比例隨摻量的增加而增大。

（4）基于不同摻量下AC-20混合料各性能指標(biāo)的變化規(guī)律，推薦BRA的摻量為3%，此時(shí)其水穩(wěn)定性能、高溫穩(wěn)定性能與SBS改性瀝青混合料基本持平或稍優(yōu)，但低溫性能相對(duì)較差，故特別適用于溫度較高的地區(qū)。

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（1）根據(jù)馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂比評(píng)價(jià)

U416.217

A

1671-2668（2016）04-0074-04

2016-02-11