岩沥青改性沥青的路用性能研究

周少成，杨毅，程昌勤

（江西省交投集团抚州管理中心，江西 抚州 344000）

0 引言

沥青路面中存在车辙问题，严重的车辙问题将会影响行车安全，缩短道路的使用寿命。为此，许多研究学者为改善此类问题，提出新的路面结构或对沥青路面进行研究。在改性沥青的研究中，常见的有SBS改性沥青、橡胶粉改性沥青及NES 改性沥青（岩沥青）等。本文在现有研究成果的基础上，为进一步研究在道路工程中的岩沥青改性沥青路面性能，先对天然岩沥青的特点及改性机理进行分析，再通过试验的方法分别对不同剂量的岩沥青改性沥青与基质沥青的路用性能进行对比分析。

1 天然岩沥青特点及改性机理

天然岩沥青是颜色呈黑棕色的固体，密度约为1.0，软化点一般为230℃以上，其内部含氮量高达2%，含蜡量低，属于硬质类沥青。因天然岩沥青具有较高的软化点，因此，将其加入基质沥青后可以改善沥青的抗高温和抗老化能力；同时，由于天然岩沥青具有高含氮量的特点，可使基质沥青拥有较强的浸润性和对自由氧化剂的高抵抗性，而较低的含蜡量可以降低蜡在沥青中造成的危害。天然岩沥青在基质沥青中的改性机理为：由于天然岩沥青中分子量胶束在温度及小分子溶剂相互作用下产生破裂，破裂的胶束上露出的活性点被普通沥青的小分子填充从而形成新的组合，最终形成以天然岩沥青为中心的大胶束核心分子。该核心的分子量很大，能够不断改造原基质沥青，从而改性基质沥青的性能。

2 不同剂量的岩沥青改性沥青路用性能研究

本文主要对岩沥青改性沥青（10%）与基质沥青的高温稳定性、低温稳定性及水稳定性进行对比分析。基质沥青为齐鲁70#沥青，改性沥青的改性剂掺量设置三组，分别为5%、10%及15%，两种混合料采用的矿质材料及级配（AC-20）均相同。

2.1 基本技术指标对比分析

岩沥青改性沥青的制造是在基质沥青加热到一定温度后，加入剪切好的天然岩沥青中搅拌25min，再以10%的掺量与基质沥青混合料制造而成。二者的基本技术指标差异如表1所示。

表1 技术指标对比表

由表1 可知，岩沥青改性沥青的针入度不论是在15℃还是在30℃情况下均比基质沥青小，表明改性沥青的稠度更小；对比软化点发现岩沥青改性沥青的软化点更高，表明改性沥青能够适应更高的温度；对比延度发现岩沥青改性沥青的延度较小，表明改性沥青延展度较差；对比动力黏度发现岩沥青改性沥青的动力黏度更大，表明改性沥青黏度较好。综上所述，通过各指标可知，岩沥青改性沥青的性能总体较好。

2.2 高温稳定性分析

高温稳定性分析主要是对不同剂量的岩沥青改性沥青与基质沥青进行车辙试验，车辙试验的构件尺寸为300mm×300mm×50mm。车辙试验分别在150℃和165℃的温度下进行，具体试验结果如图1所示。

图1 岩沥青改性沥青的车辙试验结果图

由图1 可知，改性沥青动稳定度大幅提高，说明普通的基质沥青经过改性后，其抗高温性能得到很大改善，使沥青能够承受高温及重荷载的作用。其中，当掺量为10%的动稳定度最大，达到约1 200 次/mm，而当含量再增大至15%后，其动稳定度反而减小，表明最佳掺量为10%最合适。

2.3 低温稳定性分析

低温稳定性分析主要是对不同剂量的岩沥青改性沥青与基质沥青进行弯曲试验，弯曲试验试件尺寸的长宽高为35mm×30mm×250mm。弯曲试验分别在-10℃的温度下进行，具体的试验结果如图2所示。

图2 岩沥青改性沥青的弯曲试验结果图

由图2 可知，岩沥青改性后其弯曲破坏的应变值得到提高，表明普通的基质沥青经过改性后，其抗低温性能得到很大改善，使沥青能够承受低温弯曲作用。其中，当掺量为10%的破坏应变值最大，达到约5 000次/mm，而当含量再增大至15%后，其破坏应变值反而减小，表明掺量为10%时最佳。

2.4 水稳定分析

2.4.1 冻融劈裂试验分析

冻融劈裂试验分析主要是对不同剂量的岩沥青改性沥青与基质沥青进行劈裂试验，将试件在15℃的温水中浸泡3h 后进行破裂试验，具体的试验结果如图3所示。

图3 岩沥青改性沥青的冻融试验结果图

由图3 可知，岩沥青改性后不论是冻融试验开始前还是冻融试验结束后其劈裂破坏的强度值都较高，表明普通的基质沥青经过改性后，其抗水损害的能力得到很大改善，使沥青能够承受更大的水压作用。其中，在冻融前当掺量为10%的强度应力值最大，达到约1.25MPa，冻融后的值约为1.2MPa，而当含量再增大至15%后，其强度应变值反而减小，表明掺量为10%时最佳。

2.4.2 残留稳定度试验分析

残留稳定度试验分析主要是对不同剂量的岩沥青改性沥青与基质沥青进行浸水马歇尔试验，在150℃温度条件下成型的试件在脱模后将其放入60℃的恒温水箱中浸泡48h 后再测得其残留的稳定度，具体的试验结果如图4所示。

图4 岩沥青改性沥青的残留稳定度结果图

由图4 可知，岩沥青改性后其残留稳定度的值都较高，表明普通的基质沥青经过改性后，其水稳定性得到很大改善，使沥青能够承受长时间的浸水作用。其中，当掺量为10%的残留稳定度值最大，达到约96.5%，而当含量再增加至15%后，其强度应变值反而又减小，表明掺量为10%时最佳。

3 结语

本文为进一步研究道路工程中的岩沥青改性沥青路面性能，对天然岩沥青的特点及改性机理进行分析，通过试验方法分别对不同剂量的岩沥青改性沥青与基质沥青的路用性能进行对比分析。研究结果表明，在基质沥青中添加天然岩沥青形成的岩沥青改性沥青能够有效改善基质沥青的路用性能，并且通过研究发现岩沥青的最佳掺量为10%。希望本文研究能为同类工程提供参考。