摘要：随着我国公路建设和经济的迅猛发展，交通量快速增加，沥青路面早期病害现象愈加严重，对道路沥青的路用性能提出了更高的要求。岩沥青作为一种天然沥青改性剂，以其优良的路用性能、简单的施工工艺和合理的经济性，近年来受到国内外道路研究者的青睐。不同于常用的SBS、SBR、胶粉等沥青改性剂，岩沥青改性剂与基质沥青都属石油的衍生物，与沥青具有更好的配伍性，掺加到沥青中不存在离析现象，具有很好的储存稳定性，而且还能够有效改善沥青的高温性、抗水损性、抗老化性、耐久性等路用性能。目前，我国对岩沥青的应用研究尚处于起步阶段，主要集中于对布敦岩沥青（BRA）的研究，但天然岩沥青种类多样，不同类型岩沥青的性能也存在较大差别。UM岩沥青为美国UMEI公司生产的一种新型的天然岩沥青改性剂，近几年刚引入我国，已在广东省多条道路工程中铺筑试验路。因此，亟需对UM岩改性沥青及混合料的路用性能进行全面系统研究，以对其在我国的推广应用提供参考，促进我国在岩沥青应用研究方面的发展，具有广阔的发展前景。
关键词：道路工程；UM岩沥青；沥青混合料；路用性能
引言
随着我国公路建设和经济的迅猛发展，交通量快速增加，沥青路面早期病害现象愈加严重，对道路沥青的路用性能提出了更高的要求。岩沥青作为一种天然沥青改性剂，以其优良的路用性能、简单的施工工艺和合理的经济性，近年来受到国内外道路研究者的青睐[1-2]。不同于常用的SBS、SBR、胶粉等沥青改性剂，岩沥青改性剂与基质沥青都属石油的衍生物，与沥青具有更好的配伍性，掺加到沥青中不存在离析现象，具有很好的储存稳定性，而且还能够有效改善沥青的高温性、抗水损性、抗老化性、耐久性等路用性能[3-4]。目前，我国对岩沥青的应用研究尚处于起步阶段，主要集中于对布敦岩沥青（BRA）的研究，但天然岩沥青种类多样，不同类型岩沥青的性能也存在较大差别[5]。UM岩沥青为美国UMEI公司生产的一种新型的天然岩沥青改性剂，近几年刚引入我国，已在广东省多条道路工程中铺筑试验路。因此，亟需对UM岩改性沥青及混合料的路用性能进行全面系统研究，以对其在我国的推广应用提供参考，促进我国在岩沥青应用研究方面的发展，具有广阔的发展前景。为改善沥青的路用性能，采用UM岩沥青对沥青进行改性，应用动态剪切流变试验（DSR）和低温弯曲梁流变试验（BBR）及旋转薄膜老化试验（RTFOT），全面研究UM岩沥青掺量对沥青的高温流变性能、低温流变性能和抗老化性等路用性能的影响规律，在此基础上，进一步评价UM岩沥青改性沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能等路用性能。试验结果表明，随着UM岩沥青掺量的不断增大，沥青的高温性能不断提高，低温性能略有降低，抗老化性能不断增强，推荐UM岩沥青最佳掺量为8%；UM岩沥青的添加有效改善了沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性等路用性能。
1试验原材料及制备
1.1原材料
（1）基质沥青
基质沥青为AH-70号沥青，由泰普克沥青（新会）有限公司提供，沥青的基本性能如表1所示，经检验沥青满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）[6] 的要求。
表1 AH-70号沥青基本性能
（2）UM天然岩沥青
UM天然岩沥青改性剂由广州优路美新型建材有限公司提供，对其基本性能进行检测，试验指标结果如表2所示。岩沥青的掺量为岩沥青质量与基质沥青质量之比，试验所采用掺量分别为4%、8%和12%。
表2 UM岩沥青的基本性能指标
（3）集料
试验所采用的粗集料分为：10～15mm碎石、5～10mm碎石、3～5mm碎石，细集料为0～3mm石屑。其中10～15mm、5～10mm集料为花岗岩，3～5mm、0～3mm为石灰岩。粗集料、细集料的各项性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
（4）水泥
为提高集料与沥青的粘附性等级，改善沥青混合料的性能，试验采用普通C32.5号水泥替代矿粉作为填料，用量为矿料总质量的2.0%。
1.2 UM岩沥青改性沥青的制备
将基质沥青加热至150℃，按已定掺量向基质沥青中加入UM岩沥青，并采用剪切仪器在3000r/min条件下搅拌30min，使岩沥青均匀分散于沥青中，再在150℃烘箱中静置15min，使沥青内部存在的少量粗砂粒沉淀，即得到UM岩沥青改性沥青。
1.3 UM岩沥青改性混合料的制备
沥青混合料级配采用AC-13C，通过试验得出，普通沥青混合料最佳油石比为5.1%，掺量为8%的岩沥青改性混合料的最佳油石比为5.2%。AC-13C级配如表3所示。
表3 AC-13级配组成
2 UM岩沥青对沥青路用性能影响研究
根据工程经验，选择UM岩沥青在4%、8%和12%等3个掺量下，对基质沥青进行改性，采用DSR、BBR及抗老化性试验，研究UM岩沥青掺量对沥青的路用性能的影响规律，并确定UM岩沥青的最佳掺量。
2.1高温流变性能分析
采用奥地利 AntonPaar公司生产的 PhysicalMCR101型动态剪切流变仪，进行动态剪切流变（DSR）试验，研究UM岩沥青改性沥青的高温流变性能。根据SHRP规范要求，分别对原样沥青和经旋转薄膜老化试验（RTFOT）后的沥青进行DSR试验，采用应变控制模式，对原样沥青试样采用的控制应变为 12％，对短期老化后沥青采用 10％控制应变。通过测试沥青的复数剪切模量G*和相位角δ，计算抗车辙因子G*/sinδ。采用角速度为 10rad/s时所对应的G*/sinδ来评价沥青的高温抗变形能力，G*/sinδ值越大，表明沥青抵抗高温车辙的能力越强。不同沥青的G*/sinδ试验结果如表4所示。
表4 沥青的G*/sinδ试验结果（单位：kPa）
从表4中可以看出，UM岩沥青改性沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能等路用性能。试验结果表明，随着UM岩沥青掺量的不断增大，沥青的高温性能不断提高，低温性能略有降低，抗老化性能不断增强，推荐UM岩沥青最佳掺量为8%；UM岩沥青的添加有效改善了沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性等路用性能。
3结论
为改善沥青的路用性能，采用UM岩沥青对沥青进行改性，应用动态剪切流变试验（DSR）和低温弯曲梁流变试验（BBR）及旋转薄膜老化试验（RTFOT），全面研究UM岩沥青掺量对沥青的高温流变性能、低温流变性能和抗老化性等路用性能的影响规律，在此基础上，进一步评价UM岩沥青改性沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能等路用性能。试验结果表明，随着UM岩沥青掺量的不断增大，沥青的高温性能不断提高，低温性能略有降低，抗老化性能不断增强，推荐UM岩沥青最佳掺量为8%；UM岩沥青的添加有效改善了沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性等路用性能。
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[10]“岩沥青”首次铺上玉树高原[J].市政技术.2012（06）
论文作者:张文明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：沥青论文; 性能论文; 高温论文; 低温论文; 基质论文; 改性沥青论文; 抗老化论文; 《基层建设》2019年第7期论文;