特立尼达湖沥青路用性能试验研究

陆 疆

摘要：山西省作为能源重化工基地，山陵重丘区较多，在荷载较大的新建高速公路表面层、中面层、长大陡坡路段及高速公路大中修加铺层中使用TLA改性沥青，可以提高沥青面层高温抗车辙性能，增强低温抗裂性能，减少水损坏。减轻重交通沥青路面的早期破坏，延长沥青路面使用寿命，具有良好的经济效益和社会效益。文章主要针时特立尼达湖沥青混合料的路用性能进行研究。

关键词：沥青公路；路用性能；试验研究

中图分类号：U447文献标识码：A文章编号：1000-8136(2009)35-0071-02

特立尼达湖沥青(TLA)掺加到石油沥青中作为沥青改性剂，得到TLA改性沥青，TLA与基质沥青有较好的混融性，由沥青质、树脂、油分和部分不溶的灰分组成，正是由于这些矿物质具有坚硬特点和稳定结构，从而使特立尼达湖沥青具有了独特的特点和性能。TLA改性沥青具有良好的高温稳定性及低温性能，相对于SBS等改性沥青具有更为出色的录用性能：耐老化、耐高温、抗水损害、黏附力强。而且，其与基质沥青配合好，生产工艺简便易行。TLA改性沥青有以上突出的优点，但缺乏TLA改性沥青路用性能的系统的研究以及施工工艺研究。

1沥青混合料试验

1.1配合比设计指标

(1)稳定度≥8 kN。

(2)流值20-40(0.1mm)。

(3)空隙率3％～5％。

1.2油石比计算方法

TLA湖沥青中含有一定量的灰分，这些灰分不仅使TLA湖沥青具有了区别于其他改性沥青的特点，也使其油石比计算方法有了特殊性。以下以1：3的掺量举例说明：

TLA中的成分：CS2可溶分(沥青分)54％

灰分36％

其他(主要是结晶水)10％

一份TLA改性沥青中实有沥青：75％+25％×54％=88.5％，也就是说为了能使沥青真正达到l，实际需要加入TLA改性沥青I／0.885=1.13份(当TLA掺量变为20％时，实际需要掺入的沥青为1.10份，依此类推计算)。

例如：设计油石为4.7％，实际需要加入的TLA改性沥青油石比为4.7％×1.13=5.3％，其中：基质沥青5.3％×75％=4.0％，TLA天然沥青5.3％×25％=1.3％，有效沥青成分1.3％×54％=0.7％，灰分1.3％×36％=0.5％，实际沥青用置为4.0％+0.7％=4.7％，同时在矿粉中扣除0.5％的用量即可。

1.3试验方案及试验结果

按照JTJ052--2000《沥青及沥青混合料试验规程》进行混合料最马歇尔试验，普通沥青混合料拌和温度为160℃，成型温度为145℃～155℃，改性沥青拌和温度为170℃，成型温度为155℃～160℃。

1.3.1试验方案一

以中海70#和90#重交通石油沥青为基质沥青，TLA湖沥青掺量为25％。采用AC-20、AC-13混合料进行马歇尔试验见表1。

由试验数据可以看出：

(1)中海AH-70#沥青用TLA改性后，AC-20混合料的马歇尔稳定度从7.85 kN提高到10.28 kN。提高31％。

(2)采用中海90#改性沥青的AC-20沥青混合料稳定度为10.17kN，略低于中海70#改性沥青的10.28 kN。

(3)采用中海90#改性沥青的AC-13沥青混合料稳定度达到10.87 kN，高出AC-20约7％。

1.3.2试验方案二

以中海90#重交通沥青为基质沥青。采用AC--20、AC-16两种级配，掺25％、20％特立尼达湖沥青，进行马歇尔试验见表2。

由试验数据可以看出：

(1)相同级配条件下，中海AH-90#沥青用TLA改性后，稳定度提高，空隙率降低，但TLA湖沥青掺量对检测结果不会产生太大影响。

(2)TLA湖沥青掺量相同的条件下，AC-20级配与AC-16相比，稳定度相当，流值、饱和度小，密度大，最佳油石比大。

2沥青混合料路用性能研究

2.1高温稳定性试验

试验方案三：以中海90#重交沥青为基质沥青，采用AC-20、AC-16两种级配，分别掺25％、20％特立尼达湖沥青，进行车辙试验。试验结果见表3。

由试验数据可以看出：

(1)相同级配条件下，中海AH-90#沥青经TLA改性后。动稳定度大大提高，由1 541次／mm升高到2 721次／mm，提高77％，变形量由5.56mm降低为3.69mnl，下降约51％，可以看出，TLA湖沥青可以有效改善混合料的高温性能。

(2)相同级配条件下。对于AC-20级配，TLA湖沥青掺量由20％提高为25％时，动稳定度由2 721次／mm升高到2 838次／mm，提高4.3％，变形量由3.69 mm降低为3.67 mm，基本持平；对于AC-16级配，湖沥青掺量由20％提高为25％时，动稳定度由4 328次/mm升高到7058次／mm，提高63％，变形量由1.62mm降低为1.27mm。下降28％。可见，提高TLA湖沥青掺量可进一步改善混合料的动稳定度，但影响力渐渐趋缓。

(3)当TLA湖沥青掺量相同的条件下，AC-20级配与AC-16相比，当掺量为20％时，动稳定度由2721次／mm升高到4328次／mm，提高59％，变形量由3.69mm降低为1.62mm，下降128％；当掺量为25％时，动稳定度由2 838次／nun升高到7058次／mm，提高149％，变形量由3.67mm降低为1.27mm，下降189％。可见，TLA湖沥青对于颗粒较细的混合料影响要大于颗粒较粗的混合料的影响。

2.2水稳定性能

水稳性试验采用了简化的洛特曼试验方法。将制好的试件分为2组，1组在室温下保存备用：另1组在常温下浸水20 mm，0.1MPa真空条件下，真空饱水15 min后，在-18℃±2℃冰箱中冷冻16 h±1 h，在60℃±0.5℃水浴中保温24 h完成冻融循环，再将两组试件在25℃水中浸泡2 h后测劈裂强度，求两组劈裂强度的比值，以检测其水稳定性。

以韩国SK90A#为基质沥青，TLA湖沥青与石油沥青的掺配比例分别为20：80、25：75、50：50，其中，25：75比例采用颗粒状TLA沥青，其余比例采用块状TLA沥青，级配采用AC-16，其劈裂强度试验结果见表4。

2.3低温劈裂性能试验

低温弯曲试验条件为：试验温度-10℃，试件尺寸250×30×35mm，加载速度50ram／min。

混合料在同时采用SBS及TLA后，冻融前的劈裂强度从7.65MPa增加到10.33MPa,提高了36％；破坏应变从2895.8μξ增加到3 932.6μξ，提高了36％；无论是破坏强度还是破坏应变都有了显著的提高，说明TLA对提高混合料低温性能有显著效果。

综上所述，TLA改性沥青有很好的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性能，同时与石油沥青有很好的相融性，具有很好的应用前景。