1、目 录第一章天然岩沥青介绍1一、天然岩沥青概述1二、性状描述2第二章岩沥青改性沥青3一、加工工艺3二、岩沥青改性沥青性能研究与工艺优化31、岩沥青改性沥青性能研究32、岩沥青改性沥青技术要求5第三章岩沥青改性沥青混合料6一、岩沥青改性沥青性能研究61、高温车辙实验62、高温汉堡车辙实验83、抗水损害性能10二、岩沥青改性沥青混合料设计及施工工艺111、集料112、岩沥青改性沥青混合料配合比设计113、混合料拌制114、岩沥青改性沥青混合料的施工工艺125、开放交通管理13第四章 市场分析14第一章 天然岩沥青介绍一、天然岩沥青概述天然岩沥青是以分子量高达一万的沥青质为主要成分，包含氢、氮、氧等
2、其他化学成分组成的混合物。其化学构成如下：碳81.7%、氢 7.5%、氧 2.3%、氮 1.95%、硫 4.4%、铝 1.1%、硅 0.18%及其他金属 0.87%。在这些沥青质中，几乎每个大分子中都含有由上述元素组成的极性官能团，这些极性官能团使得天然岩沥青与岩石表面之间有着非常强的吸附力。岩沥青中的极性官能团吸附硅酸岩、石英岩、石灰石、高岭石和硅铝酸盐等岩体表面能量的能力，比普通沥青胶质要高出数倍，具有良好的抗剥落性能。同时，岩沥青还含有多种能促进石油沥青中活性基团（羧基、羰基、醛、萘等）交联聚合的有机链，使得掺入岩沥青中的石油沥青分子的排列方式和网状结构（结点和强度）得到改善，增强了沥青
3、内聚力，使改性沥青的抗流动性、抗氧化性、粘附性和感温性等获得明显的改善，尤其在抗车辙方面，更是表现出十分优异的特性。二、性状描述图 1-1 岩沥青样块试验用布敦岩沥青天然沥青采自于印度尼西亚布敦地区，黑色块状，易碎，易于松解，有类似矿物解理，结构紧密，断面有光泽，呈不规则棱角状，而不似普通沥青由于结构均一，而呈现的半贝壳状或贝壳状断面。第二章 岩沥青改性沥青一、加工工艺岩沥青改性沥青采用普通加热拌合和高速剪切两种加工工艺，剪切温度为 17010。进行加热，保持养生发育时间约 1 小时。试验流程如图所示。图 2-1 改性试验流程图二、岩沥青改性沥青性能研究与工艺优化1、岩沥青改性沥青性能研究根据
4、现行规范要求，每种试样均进行三大指标试验：25针入度、软化点、15延度试验；为了验证沥青低温性能，增加 4针入度试验；针入度指数 PI、闪点、脆点、弹性恢复、密度、溶解度、离析；粘度指标是反映沥青性能的重要指标，每种试样分别作不同试验温度下的粘度试验：60、135、175粘度试验；为了验证沥青改性后的抗老化性能，分别进行了沥青短期老化（RTFO）后的沥青指标。基质沥青 溶胀发育搅拌 剪切 成品岩沥青 加热表 2-1 齐鲁 70#基质-岩沥青改性沥青试验数据掺量 0.0% 10% 13% 20% 27% 33%30 0.1mm113.0 71.0 55.0 46.7 43.0 28.3 25 0
5、.1mm66 40 34 27.6 28 2115 0.1mm22 16 12 11 11 8.7针入度4 0.1mm18 16 14 12 10 60 Pas 198.5523 1352 135 Pas 0.45 0.8251 1.45 1.9 3.275动力粘度175 Pas 0.08750.1550.17 0.2350.3050.4410 cm 102 7 5.17 0.5 0.5 0延度15 cm 150 25.0 8.7 7.1 6.2 3.8 弹性恢复 20 22.5 27.5 27.5 32.5软化点 47.3 52.9 55.6 58.1 61.6 67.6 闪点 346 34
6、8 356 356 356 340溶解度 % 99.80 99.50 99.87 15 g/cm31.036 1.041 1.051 1.044 1.048 1.048 质量变化 % -0.165 -0.161 -0.100 -0.159 -0.191 -0.120 残留针入度比% 69.7 67.5 76.5 78.5 64.3 77.8 RTFOT残留延度10cm 7.7 7.0 0.8 0.5 4.0 0.5 PG 性能分级对外掺 0%、10%、13%、20%、27%、33%的岩沥青改性沥青进行了 PG 性能试验与分级。得到的 PG 分级结果如表所示，岩沥青改性沥青提升了基质沥青的高温性
7、能等级，提高了沥青的高温性能、抗变形能力。2、岩沥青改性沥青技术要求制造岩沥青改性沥青的基质沥青应与岩沥青有良好的配伍性，其质量应符合 JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范表 2-3中 70 号 A 级道路石油沥青的技术要求。岩沥青改性沥青宜在固定式工厂集中制作，在路面使用过程中应遵照供应商提供的使用技术要求。 表 2-3 岩沥青改性 70 号沥青技术要求技术要求指标 单位型 型试验方法针入度 25，100g，5s0.1mm3550 3045 T0604针入度 4，200g，60s，不小于0.1mm12 10 T0604软化点 TR&B，不小于 52 56 T0606运动粘度 13
8、5，不小于Pas0.70 0.90 T0625闪点，不小于 260 260 T0611溶解度（三氯乙烯） ，不小于% 98.0 98.0 T0607TFOT(或 RTFOT)后质量变化，不大于 % 0.5 0.5 T0609 或 T0610残留针入度比（25） ， % 61 63 T0604不小于PG 等级 PG76-10注： 表中 135运动粘度可采用公路沥青路面施工技术规范 （JTG F40）中的“沥青布氏旋转粘度试验方法（布洛克菲尔德粘度计法） ”进行测定。若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和拌和，或经试验证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量，容易施
9、工，可不要求测定。老化试验以 TFOT 方法为准，允许以 RTFOT 方法代替，但必须在报告中注明，且不得作为仲裁结果。PG 分级试验以 AASHTO MP1，1995 标准为准。上述技术指标是由 70#基质沥青所制作的岩沥青改性沥青所得到的。第三章 岩沥青改性沥青混合料一、岩沥青改性沥青混合料性能研究沥青混合料是一种粘弹性材料，其物理力学性能与温度和荷载作用时间密切相关。通常所说的“高温稳定性 ”的“高温”是指在使用过程中受交通荷载的反复作用，容易产生车辙、推移、拥包等永久性变形的温度范围。沥青路面在高温下往往劲度迅速下降，路面抗剪强度不足，易形成高温变形，尤其在道路的交叉口或长纵坡路段，随
10、着交通渠化和轴载加重，高等级沥青路面永久性变形问题越来越引起重视。针对多种混合料级配类型进行多种高温性能试验，主要有车辙试验、汉堡试验和多重蠕变试验等，对多种基质沥情和SBS 改性沥青进行了对比研究。1 高温车辙试验外掺岩沥青 10%、13%、33%的改性沥青混合料进行车辙试验， 同时横向对比的还有滨化基质沥青 90#、外掺 15%、30%特拉尼达湖沥青，外掺 5%、10%北美硬质岩沥青改性沥青混合料。结果表明：随着岩沥青掺量的增加，混合料动稳定度迅速增加，33%布敦岩沥青改性沥青混合料动稳定度是基质沥青混合料动稳定度的 4.9 倍，证明了其优良的改性效果和高温性能。表 3-1 岩沥青改性沥青
11、车辙试验数据沥青种类 滨化 90#沥青 13%岩沥青 27%岩沥青 33%岩沥青动稳定度（次/mm） 2550 4074 7481 12508沥青种类 15%特立尼达湖沥青 30%特立尼达湖沥青动稳定度（次/mm） 5136 7434沥青种类 5%北美岩沥青 10%北美岩沥青动稳定度（次/mm） 4442 7749对滨化 70#、加德士 70#、中海油 70#及其各自外掺 20%的布敦岩沥青改性沥青进行车辙试验对比，同时也对 SBS 改性沥青进行了高温性能对比。结果表明，同基质沥青掺加相同掺量的岩沥青，获得的改性沥青混合料的抗车辙能力基本相同，岩沥青掺量为 20%时，其改性沥青混合料动稳定度均
12、增加一倍以上，改性效果相当明显。通过比较可以看出，采用 70#基质沥青掺加 20%岩沥青，其混合料的动稳定度均要略高于 SBS 改性沥青混合料。2 高温汉堡车辙试验汉堡轮辙试验是目前测试沥青混合料抗水损害和抗车辙性能试验条件最苛刻的试验设备之一。而且汉堡轮辙试验结果与沥青混合料的现场性能具有良好的相关性，能很好的模拟现场最恶劣的环境，因此采用汉堡轮辙试验对混合料性能进行比较评价具有很好的可参考性。分别采用 AC-20、AC-25、ATB-25 三种级配沥青混合料进行汉堡试验。结果表明，岩沥青的掺加可以显著提高沥青混合料的高温抗变形能力及抗水剥落能力。表 3-2 汉堡轮辙试验结果汇总混合料类型沥
13、青类型沥青含量,%理论最大相对密度密度毛体积相对密度密度试件空隙率,%10000 次变形,mm20000 次变形,mmAC-20 普通 70 号沥青 4.4 2.522 2.333 7.50 4.50 7.37AC-20 SBS 改性沥青 4.6 2.515 2.351 6.49 2.98 3.88AC-20 50 号沥青 4.3 2.526 2.325 7.95 2.20 3.12AC-20 岩沥青 4.6 2.515 2.337 7.08 3.00 3.99AC-20 70+矿纤维 5.0 2.507 2.359 5.90 4.22 7.00AC-20 70+纺纶纤维 4.8 2.509
14、2.345 6.55 4.10 5.88表 3-3 不同沥青 AC- 25 混合料汉堡试验结果对比级配类型 沥青 沥青含量()碾压 20000次变形(mm)拐点（次）AC-25 普通 70 4.2 11.1 6700AC-25岩沥青改性沥青(13) 4.2 7.08 15000AC-25岩沥青改性沥青(20) 4.3 3.66无表 3-4 ATB-25 汉堡试验结果级配类型 沥青 用量()碾压 20000次变形(mm)拐点（次/mm）ATB-25 普通 70 3.7 6.75 无ATB-25 岩改沥青(13) 3.9 5.34 无ATB-25 岩改沥青(20) 4.0 3.21 无3 抗水损害性能
