布敦巖瀝青混合料性能及工藝研究

吳永軍 姚 娟

(渭南市交通運(yùn)輸局,陜西 渭南 714000)

布敦巖瀝青混合料性能及工藝研究

吳永軍 姚 娟

(渭南市交通運(yùn)輸局,陜西 渭南 714000)

對(duì)布敦巖瀝青混合料的性能及特點(diǎn)進(jìn)行了分析研究，從拌合、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)五方面對(duì)布敦巖瀝青混合料與其他瀝青混合料的施工作了比較，并對(duì)其施工工藝進(jìn)行了優(yōu)化，為布敦巖瀝青在瀝青混合料的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

布敦巖瀝青混合料，流變性，車(chē)轍因子，拌合，攤鋪，碾壓

1 布敦巖瀝青的現(xiàn)實(shí)狀況

近年來(lái)，天然巖瀝青作為改性劑在道路建設(shè)中越來(lái)越受到人們的重視。布敦巖瀝青也稱(chēng)印尼布敦巖瀝青，是一種天然瀝青，屬于巖瀝青的一種，主要分布于印度尼西亞不斷島，簡(jiǎn)稱(chēng)BRA。其成因是石油從地殼沖出到巖石裂隙中，經(jīng)長(zhǎng)期的風(fēng)化凝固而成[1]。布敦巖瀝青(BRA)是呈淺褐色的微細(xì)顆粒，吸附能力很強(qiáng)。其形成過(guò)程是布敦巖經(jīng)過(guò)挖掘研磨后形成。布敦巖瀝青的成分主要是瀝青和石灰?guī)r類(lèi)礦物質(zhì)，其中瀝青約占20%～30%。

對(duì)于布敦巖瀝青改性瀝青混合料的設(shè)計(jì)，是現(xiàn)在公路工程技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。對(duì)于巖瀝青摻量的問(wèn)題，我國(guó)也已經(jīng)對(duì)其做了很多研究。我們經(jīng)常將布敦巖瀝青作為一種外摻劑來(lái)使用，通過(guò)調(diào)節(jié)布敦巖瀝青添加量(采用不同的質(zhì)量比)的方法，來(lái)研究布敦巖瀝青改性瀝青混合料的路用性能。并且我們已經(jīng)取得了很多關(guān)于布敦巖瀝青的成果。本文主要是對(duì)布敦巖瀝青混合料的施工進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)比其他瀝青混合料的施工，對(duì)布敦巖瀝青改性瀝青混合料的施工工藝進(jìn)行了分析和優(yōu)化，為布敦巖瀝青在瀝青混合料的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

2 布敦巖瀝青混合料的性能研究及與其他混合料相比較的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 布敦巖瀝青混合料的性能研究

國(guó)內(nèi)曾采用AR2000型高級(jí)流變儀評(píng)價(jià)了不同摻量的巖瀝青改性瀝青膠漿動(dòng)態(tài)流變性能。主要結(jié)論有[2]：1)在高溫性能方面，巖瀝青改性瀝青明顯優(yōu)于基質(zhì)瀝青。2)對(duì)于車(chē)轍因子，巖瀝青改性與SBS改性基本相同。對(duì)于動(dòng)粘度指標(biāo)，巖瀝青改性與SBS改性也相差不大。3)在溫度敏感性方面，對(duì)比SBS改性瀝青，巖瀝青改性瀝青是偏高的。4)關(guān)于巖瀝青的產(chǎn)量比例，在高溫流變性能方面，同濟(jì)大學(xué)的呂天華進(jìn)行了詳細(xì)的研究。有如下結(jié)論[3]：當(dāng)巖瀝青摻量達(dá)到20%時(shí)，BRA改性瀝青的PG分級(jí)要高于基質(zhì)瀝青一個(gè)溫度等級(jí)。當(dāng)巖瀝青摻量達(dá)到40%時(shí)，在車(chē)轍因子方面，BRA改性基本等于SBS改性。車(chē)轍試驗(yàn)時(shí)，隨著B(niǎo)RA摻量的增加，混合料的動(dòng)穩(wěn)定度增高，高溫性能變好。

2.2 布敦巖瀝青混合料的特點(diǎn)

由于天然瀝青經(jīng)受了大自然長(zhǎng)期惡劣環(huán)境的錘煉，耐久性好。用其改良的瀝青混合料，路面的耐久度和路用性能變好。總結(jié)國(guó)內(nèi)的試驗(yàn)成果，有以下幾點(diǎn)發(fā)現(xiàn)：1)當(dāng)BRA摻合量增加時(shí)，混合料耐高溫性變好。2)摻入布敦巖瀝青，會(huì)提高粘結(jié)力，相應(yīng)提高瀝青混合料低溫抗裂性。3)布敦巖瀝青改性瀝青混合料的施工工藝簡(jiǎn)單，不需增加碾壓遍數(shù)，但應(yīng)在溫度大幅下降時(shí)及時(shí)碾壓。

2.3 布敦巖瀝青混合料與其他混合料相比較的優(yōu)缺點(diǎn)

布敦巖瀝青混合料與其他混合料相比其優(yōu)點(diǎn)是：1)能夠提高路面的耐久性，在抗水損壞、抗車(chē)轍和抗老化方面表現(xiàn)出很大優(yōu)勢(shì)。2)在能耗方面，可以降低10%左右，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。在溫室氣體排放方面，可以降低15%左右，符合低碳減排的要求。

3 施工工藝分析研究

在查閱大量關(guān)于BRA的資料的基礎(chǔ)上，我們整理出了以下幾點(diǎn)成果：首先，在BRA摻量不同的改性瀝青中，針入度、軟化點(diǎn)、延度和老化速度都有一定的差別，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)在摻量為20%時(shí)，綜合改良性能最佳。其次，分別對(duì)基質(zhì)瀝青混合料和摻量20%BRA的改性瀝青進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)、高溫車(chē)轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在混合料的承載能力、抗車(chē)轍性能、水穩(wěn)定性能和低溫抗裂性能方面，后者明顯高于前者。BRA改性瀝青混合料是一種性能優(yōu)良的改性瀝青混合料，我們對(duì)比其他混合料對(duì)其施工工藝進(jìn)行如下分析研究。

3.1 其拌合時(shí)與其他混合料相比較

預(yù)先將BRA與基質(zhì)瀝青按規(guī)定的用量進(jìn)行拌合，得到改性瀝青膠體，即拌合溫度按試驗(yàn)方法預(yù)熱基質(zhì)瀝青到150 ℃，采用的拌和比例取基質(zhì)瀝青∶BRA為4∶1，加熱攪拌時(shí)間取10 min，當(dāng)BRA均勻分布于基質(zhì)瀝青中時(shí)，將溫度提高到160 ℃～180 ℃，發(fā)育1 h，攪拌40 min后裝入瀝青罐中。之后，再按常規(guī)做法拌制混合料。在拌制BRA改性瀝青混合料時(shí)，要由有經(jīng)驗(yàn)的工程人員在專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)基地現(xiàn)場(chǎng)制作。在其儲(chǔ)存時(shí)，儲(chǔ)存時(shí)間不能超過(guò)24 h。應(yīng)根據(jù)施工的進(jìn)度及時(shí)拌制BRA改性瀝青混合料。在BRA摻加瀝青后的室內(nèi)試驗(yàn)中，瀝青的軟化點(diǎn)明顯提高，從46.2 ℃提高到50.5 ℃。根據(jù)改性瀝青的粘溫曲線看出(見(jiàn)圖1)，20%BRA改性瀝青的粘度，在溫度從135 ℃提高到175 ℃的過(guò)程中，從0.62 Pa·s降低到0.13 Pa·s。

拌制BRA改性瀝青混合料時(shí)，我們宜將各環(huán)節(jié)溫度提高5 ℃～15 ℃。在礦料加熱時(shí)，取180 ℃～190 ℃；在瀝青加熱時(shí)，取160 ℃～170 ℃；加熱溫度不超過(guò)6 h。在混合料拌合時(shí)，控制溫度在170 ℃～180 ℃。出廠溫度為165 ℃～175 ℃。在混合料拌合后，用紅外線測(cè)溫儀測(cè)溫。如果發(fā)現(xiàn)拌合后的混合料溫度高于185 ℃，嚴(yán)禁使用，應(yīng)廢棄處理。對(duì)于未達(dá)標(biāo)產(chǎn)品也不得使用。拌合要求：1)對(duì)集料和巖瀝青進(jìn)行干拌，與通常情況相比，延長(zhǎng)10 s～15 s。2)將基質(zhì)瀝青噴入進(jìn)行“濕拌”，時(shí)間延長(zhǎng)5 s，并滿足濕拌時(shí)間不小于40 s。3)布敦巖改性瀝青拌和溫度比普通SBS改性瀝青的降低5 ℃～10 ℃。

3.2 其運(yùn)輸時(shí)與其他混合料相比較

其運(yùn)輸與其他混合料的運(yùn)輸大致相同，在裝車(chē)運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)控制好行車(chē)時(shí)間，及時(shí)運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)。運(yùn)輸時(shí)注意保溫和防雨，盡快運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，確保攤鋪機(jī)連續(xù)施工。注意好拌合量與攤鋪量的協(xié)調(diào)，防止結(jié)合料結(jié)硬。

3.3 其攤鋪時(shí)與其他混合料相比較

1)在攤鋪前的準(zhǔn)備工作，與其他混合料基本相同，進(jìn)行清潔路面、灑布粘層油等工作。2)對(duì)于壓實(shí)系數(shù)，對(duì)BRA改性瀝青混合料，可采用提高夯錘振搗頻率的方法，使得高溫下混合料的粗骨料嵌擠更加緊密，盡可能減小剩余壓實(shí)系數(shù)。3)對(duì)于攤鋪機(jī)的選擇，可選取高速路面常用的攤鋪機(jī)。攤鋪方式與通常情況相同，對(duì)于單幅雙車(chē)道路面，整體攤鋪即可；對(duì)于單幅四車(chē)道路面，宜采用梯隊(duì)攤鋪。對(duì)于BRA改性瀝青混合料，暫定松鋪系數(shù)在1.15～1.25范圍選擇，施工中再根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整優(yōu)化。4)對(duì)于邊角，通常選擇人工攤鋪，松鋪系數(shù)可在1.25～1.35。5)攤鋪時(shí)，對(duì)燙平板加振，這樣具有初步壓實(shí)的效果，可以減少碾壓遍數(shù)和碾壓時(shí)間，保證碾壓溫度。6)在攤鋪時(shí)，每臺(tái)攤鋪機(jī)連續(xù)施工，邊攤鋪，邊卸料。攤鋪溫度控制在不低于165 ℃。

3.4 其碾壓時(shí)與其他混合料相比較

碾壓要“緊跟、慢壓、高頻、低幅”。終壓溫度前，要消除全部輪跡。壓實(shí)度達(dá)到要求后，壓路機(jī)立即停止作業(yè)，避免過(guò)壓。BRA改性瀝青混合料的攤鋪溫度較高，在碾壓時(shí)，宜選擇鋼輪壓路機(jī)。具體可進(jìn)行如下碾壓：1)采用中型雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓，碾壓遍數(shù)為1遍～2遍。2)復(fù)壓，采用大噸位鋼輪壓路機(jī)碾壓(高頻低幅)，遍數(shù)2遍～4遍，速度在4 km/h～5 km/h。開(kāi)始時(shí)的溫度不得低于140 ℃。3)終壓，采用輕型雙鋼輪壓路機(jī)靜壓，遍數(shù)1遍～2遍，速度在2 km/h～3 km/h。開(kāi)始時(shí)的溫度不得低于120 ℃。4)禁止過(guò)度碾壓。壓路機(jī)的輪跡重疊，在振動(dòng)碾壓時(shí)，不得超過(guò)20 cm；在靜壓時(shí)不宜少于20 cm。

3.5 其養(yǎng)護(hù)時(shí)與其他混合料相比較

在養(yǎng)護(hù)時(shí)，BRA改性瀝青混合料面層的養(yǎng)護(hù)基本與其他混合料相同。在施工完畢后，采用自然冷卻養(yǎng)護(hù)。等到冷卻至50 ℃時(shí)，開(kāi)放交通。

4 結(jié)語(yǔ)

BRA改性瀝青混合料在承載能力、抗車(chē)轍性能、水穩(wěn)定性能和低溫抗裂性能方面表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。隨著車(chē)輛重型化的趨勢(shì)，BRA改性瀝青混合料更能適用交通的發(fā)展情況，保證道路的路用性能。在BRA改性混合料施工中，溫度要求較高。在拌合時(shí)，各環(huán)節(jié)應(yīng)適當(dāng)提高拌和溫度和拌和時(shí)間。在攤鋪碾壓時(shí)，要時(shí)刻注意溫度的變化，及時(shí)碾壓。由于碾壓溫度要求較高，對(duì)攤鋪碾壓的組織要求較高。

在國(guó)外，對(duì)于天然巖瀝青對(duì)普通瀝青的改性已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始應(yīng)用天然巖瀝青改性瀝青。廣東長(zhǎng)大公司在2009年曾將BRA改性瀝青混合料使用于云梧高速路面工程中，并取得很好的效果。

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Study on performance and technology of buton rock asphalt mixture

Wu Yongjun Yao Juan

(WeinanTrafficTransportationBureau，Weinan714000,China)

The papers studies the performance and characteristics of buton rock asphalt mixture, compares buton rock asphalt mixture to other asphalt mixture from five aspects of mixing, transportation, paving, rolling and maintenance, and optimize its construction technology, which has laid a foundation for further applying buton rock asphalt in asphalt mixture.

buton rock asphalt mixture, rheological property, rutting factor, mixing, paving, rolling

2015-05-25

吳永軍(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)22-0122-03

TU353

A