特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料性能研究

周曉輝（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300452）

特立尼達(dá)湖瀝青（TLA）是世界上使用最廣泛的天然湖瀝青，由地層內(nèi)部的石油資源經(jīng)過億萬年地殼運動和火山口的高溫作用而形成，其具有如下特點：含氮量高，且氮元素以官能團(tuán)形式存在，這使其具有很強(qiáng)的浸潤性；抗老化能力強(qiáng)；不含蠟，當(dāng)加入到基質(zhì)瀝青中，能降低蠟對基質(zhì)瀝青的危害［1］。由于特立尼達(dá)湖瀝青針入度較低且軟化點較高，符合文獻(xiàn) ［2］的要求。因而將特立尼達(dá)湖瀝青應(yīng)用在基質(zhì)瀝青中，可以大大改善改性瀝青混合料的路用性能。下面，筆者對特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料的性能進(jìn)行了研究。

1 特立尼達(dá)湖瀝青的改性

采用質(zhì)量內(nèi)摻法進(jìn)行改性試驗［2］，特立尼達(dá)湖瀝青摻量分別為15%、20%、25%、30%。將70＃中?；|(zhì)瀝青放置于150℃烘箱中進(jìn)行加熱融化，按照上述質(zhì)量比進(jìn)行摻配，將瀝青溫度控制在160～170℃，利用高速剪切機(jī)進(jìn)行高速剪切40～50min后，進(jìn)行針入度、軟化點和粘附性試驗［2］，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。從表1可以看出，隨著特立尼達(dá)湖瀝青摻量增加，針入度值減小（使基質(zhì)瀝青的溫度敏感性降低），軟化點值增大（改善基質(zhì)瀝青的高溫性能），粘附性等級增大（使基質(zhì)瀝青變得更加粘稠）。

表1 特立尼達(dá)湖改性瀝青試驗數(shù)據(jù)表

2 特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料的性能分析

采用摻量30%的特立尼達(dá)湖改性瀝青和摻量4.0%的熱塑性彈性體類（styrene butadiene styrene block copolymer，SBS）改性瀝青進(jìn)行對比試驗。選用玄武巖AC-13型瀝青混合料，配合比（質(zhì)量比百分比）為（9.5～13.2mm碎石）∶（4.75～9.5mm碎石）∶（0～2.36mm機(jī)制砂）∶礦粉＝30∶39∶28∶3。

2.1 抗高溫性能

利用車轍試驗了解改性瀝青混合料的抗高溫性能［2］，試驗條件如下：試驗溫度60℃；輪壓0.7MPa。試驗數(shù)據(jù)如表2所示。從表2可以看出，特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度高，表明其抗高溫性能更好，其原因是特立尼達(dá)湖瀝青中具有含量高的抗氧化自由基，使其具有很強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性［3］。

表2 抗高溫性能試驗數(shù)據(jù)表

2.2 抗水損害性能

采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗評價瀝青混合料的抗水損害性能［2］，試驗數(shù)據(jù)如表3所示。由表3可知，特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比和浸水殘留穩(wěn)定度高，表明其抗水損壞能力更強(qiáng)，其原因是特立尼達(dá)湖瀝青具有較好浸潤性，增強(qiáng)了材料表面結(jié)合力，從而阻止水對其結(jié)構(gòu)的破壞［3］。

2.3 低溫抗裂性能

當(dāng)路面溫度下降時，瀝青路面會產(chǎn)生收縮應(yīng)變。當(dāng)溫度突變時，收縮應(yīng)變伴隨著過多的應(yīng)力積聚，當(dāng)應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時會導(dǎo)致瀝青路面結(jié)構(gòu)的破壞［4］。采用低溫彎曲試驗評價改性瀝青混合料的低溫抗裂性能［5］，試驗數(shù)據(jù)如表4所示。從表4可以看出，特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料的低溫彎曲應(yīng)變比SBS改性瀝青混合料更高，表明特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料具有更好的低溫抗裂性能，其原因是特立尼達(dá)湖瀝青中半固態(tài)石油基及細(xì)小礦物與基質(zhì)瀝青相容共存，降低了特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料的溫度敏感性，從而減少了瀝青路面裂紋的產(chǎn)生［4］。

表3 抗水損害性能試驗數(shù)據(jù)表

表4 低溫性能試驗數(shù)據(jù)表

3 結(jié)論

1）特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性好，具有良好的抗高溫性能。

2）特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料具有較好的抗水損壞性能。

3）特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料具有較強(qiáng)的低溫抗裂性能。

［1］趙遷喬.天然瀝青對石油瀝青路用性能改善研究 ［D］.西安：長安大學(xué)公路工程學(xué)院，2005.

［2］JTG E20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程 ［S］.

［3］沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能 ［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［4］陳煒.TLA改性瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)研究 ［D］.長沙：長沙理工大學(xué)，2007.

［5］沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防 ［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［編輯］ 李啟棟