BRA改性沥青混合料路用性能研究

摘要:本文基于岩沥青(BRA)优良的路用性能及简便的施工工艺，对某工程中面层BAC-20C进行了目标配合比的设计，分析了BAC-20C混合料的路用性能，试验所得结果均满足规范要求。

关键词：岩沥青;路用性能；混合料

1.BRA改性材料特性

印度尼西亚布敦岩沥青(BRA)外观呈深褐色细颗粒状，最大粒径小于2mm，其天然沥青含量一般在20％～22％之间，所余为石灰岩类矿物质，BRA对基质沥青的改性机理是由纯沥青和矿物质共同作用的结果。经BRA改性后的沥青高温稳定性好；与石料的粘附性强；抗水损害性能好；抗老化能力强，耐候性好；不含蜡，可以改善含蜡沥青的性质；相容性优良。

2.原材料的选用

1）基质沥青采用普通70^#道路石油沥青，通过相关试验，基质沥青的各项指标均满足规范要求。2）岩沥青选用印尼布敦岩沥青有限公司国内代表处的BRA。对BRA物理指标进行室内试验，BRA的各项指标均能满足印度尼西亚国家标准。3）粗、细集料均采用南阳龟山石采石场生产的石灰岩，通过相关试验，集料的各项指标均满足规范要求。4）填料采用工地石灰岩自制矿粉。

3.矿料级配选择

3.1配合比的设计

合本地区气候与交通条件，经过研究与比选确定不同BRA掺量BAC-20C的目标级配见表1。由表1可知：BAC-20C的级配较粗，具有优良的抗车辙性能，满足本地区高温气候和重载交通对沥青路面动稳定度的要求。同时，0.075mm和13.2mm～26.5mm筛孔通过率接近规范级配中值，而9.5mm筛孔通过率略小于级配中值，0.15mm～4.75mm筛孔通过率接近级配下中值，且关键筛孔4.75mm通过率为36％，小于45％，满足粗型密级配的要求。

表1 BAC-20C矿料级配与合成配合比

3.2马歇尔试验

采用马歇尔法对BAC-20C进行配合比设计，普通AC-20C油石比范围一般在3.O％～5.0％之间，由于BRA中含有一定的天然沥青，所以BAC-20C根据BRA掺量对油石比范围进行适当调整，随着BRA掺量的增加，基质沥青油石比范围的上下限均有所降低，间隔依然按±0.5％变化。

3.3BRA掺量对最佳油石比的影响

按照相关规范中所规定的油石比计算方法对马歇尔试验结果进行计算，可得各BRA掺量下相应的BAC-20C最佳油石比。混合料添加BRA后能明显减少混合料中基质沥青用量，且BRA掺量与BAC-20C最佳油石比之间的线性关系达到了0.99，表明两者之问具有很好的线性关系。同时，回归系数为-0.181，表明BRA掺量每增加1％，BAC-20C的最佳油石比将降低0.181％。

4.配合比设计检验

根据试验所得出的最佳油石比，对各BRA掺量的最佳油石比下BAC-20C进行路用性能验证，并对结果进行分析比较。

4.1马歇尔性能

对5种不同BRA掺量的最佳油石比下BAC-20C进行马歇尔试验，所得的技术指标见表2，试验结果均满足相关规范技术标准。

表2 试验结果

4.2高温稳定性

对于BAC-20C高温稳定性采用车辙试验评定，试验结果见表2。BAC-20C相较于普通的AC-20C动稳定度有了大幅的提升，当BRA掺量从2％增加到5％时，其DS分别是基质沥青混合料的1．4、2．1、2．4和2．3倍，且均能满足规范中≥2800次／mm的技术要求。同时，改性沥青混合料的总变形量随着BRA掺量的增加逐步减小，这都说明BRA能明显改善沥青混合料的高温稳定性能，提高其抵抗塑性流动变形的能力。

4.3水稳定性

本试验采用残留稳定度和冻融劈裂强度比两项指标来对沥青混合料水稳性进行评价，试验结果见表2。5种BRA掺量的BAC-20C的马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比均能满足相关规范的技术要求，且改性沥青混合料水稳定性能随着BRA的掺入，改善效果明显。BRA掺量为2％、3％、4％和5％时，改性沥青混合料的残留稳定度较普通AC-20C分别提高了10．2％、13．9％、12．2％和12．0％，冻融劈裂强度比分别提高了3．3％、7．6％、8．5％和7．5％。

4.4低温抗裂性

采用小梁弯曲试验对BAC-20C的低温弯曲性能进行评价，试验结果见表2。BAC-20C的劲度模量与抗弯拉强度随着BRA掺量的增加逐步上升。由此可见，随着BRA掺量的增加，低温最大弯拉应变逐步减小，这说明BRA使混合料在低温情况下，抵抗破坏的能力减小，同时破坏时的最大弯拉应变也有所减小，其破坏方式由塑性向脆性转变。所以BRA在提高沥青混合料高温稳定性的同时，使其低温性能有所降低。

4.5抗渗性能

通过沥青混合料的渗水试验对BAC-20C的抗渗性能进行评价。各BRA掺量在最佳油石比下的BAC-20C，采用碾压法制成板状试件，试验结果见表2。5种掺量的BAC-20C渗水系数均满足规范规定的中面层渗水系数墨120(ml／min)的要求。

4.6抗滑性能

通过沥青混合料构造深度试验来检测5种掺量BAC-20C的抗滑性能，试验结果见表2。各掺量BAC-20C的构造深度均满足芝0.55mm的要求，具有良好的抗滑性能。

4.结论

BRA具有优良的高温稳定性、水稳定性、耐候性、抗疲劳、抗老化以及与基质沥青良好的相容性等路用性能，改性后的沥青混合料性能稳定、耐久、抗老化能力强。因此，BRA是一种性能优良的天然沥青改性剂，选用BRA对沥青混合料进行改性具有良好的经济、社会和环境效益以及广阔的应用前景。

参考文献

[1]JTG E20-2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[2]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[3] 张云帆.BRA改性沥青混合料应用技术研究[D].长沙理工大学，2014，6.

BRA改性沥青混合料路用性能研究

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