余 芳 俞喜兰
(江西省交通科学研究院，江西 南昌 330038)
·建筑材料及应用·
特立尼达湖沥青改性沥青混合料路用性能研究
余 芳 俞喜兰
(江西省交通科学研究院，江西 南昌 330038)
采用特立尼达湖沥青(TLA)与基质沥青制备了TLA改性沥青，通过试验，从高温性能、水稳定性能和低温性能三方面着手，对比了TLA改性沥青与SBS改性沥青两种混合料的路用性能，结果表明：TLA对沥青混合料的高温、水稳定性能有所提高，对低温性能影响不大。
特立尼达湖沥青，改性沥青，路用性能
0 引言
特立尼达湖沥青(Trinidad Lake Asphalt，简称TLA)是一种著名的天然沥青，主要产自南美洲的西印度群岛特立尼达湖。千百万年地壳的沉积、变化，加上诸多因素如温度、压力、氧化、无机物、微生物细菌以及水分的共同作用，使得特立尼达湖沥青天然形成。它含有高比例的沥青质、灰分和大量芳香酚，饱和酚则极少，其物理和化学特性与道路石油沥青大体相同，能够与之很好的混融。TLA一般作为改性剂掺加到道路石油沥青中，充分混合后，具有优良的抗老化性能、高温稳定性和低温抗裂性。
国外自1880年就开始将TLA用于铺筑沥青路面，随后在桥面铺装、机场跑道等重载交通道路上也得到应用。TLA在国内应用起步较晚，最初应用于桥面铺装上，随着技术成熟，逐渐在公路铺面中得到应用，并且具有较好的效果，因此，TLA在国内研究领域得到关注。
为明确TLA改性效果，本文对基质沥青中分别掺加0%，25%，30%的TLA，并与5%掺量的SBS改性沥青进行对比。
1 原材料
试验所用原材料包括粗集料、细集料、矿粉、TLA湖沥青、基质沥青和SBS改性沥青。粗集料为玄武岩，细集料为石灰岩，矿粉由石灰岩磨制而成，基质沥青为70号A级道路石油沥青，SBS改性沥青以70号沥青为基质沥青制备而成。
对基质沥青和改性沥青的基本性能进行检测，结果如表1～表3所示。
表1 未掺TLA沥青技术性能
表2 TLA湖沥青技术性能
表3 掺TLA沥青技术性能
从表1～表3中可以看出随着TLA掺量的增加，混合后的沥青针入度与延度都有所下降，而软化点在一定程度上有所提高，这表明TLA的掺加使得沥青的高温性能得到改善。
2 配合比设计
级配对混合料性能具有较大影响，本文在参考规范对级配要求的基础上结合工程经验，掺配出合适的级配，如表4所示。
表4 合成级配
确定级配后，成型具有不同油石比的马歇尔试件，在测定体积参数后进行马歇尔试验，以测定力学性能，结果如表5所示。
表5 沥青混合料马歇尔试验结果
从表5中可以看出，掺加湖沥青的混合料的马歇尔稳定度和流值比普通沥青混合料和SBS改性沥青混合料稳定度和流值有所提高。并且随着湖沥青的掺量增加，稳定度进一步提高。
3 路用性能测试
进行相应的试验对TLA改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行包括高温性能、低温性能及水稳定性能的各方面路用性能做出研究和评价。
3.1 高温性能
沥青混合料是粘弹性材料，强度和模量随着温度升高而下降，因此其能否在高温下仍具有合适的性能值得研究。本文采用车辙试验对高温性能进行评价。依照JTJ E20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程要求，制作标准试件。标准试验条件是：试验温度为60 ℃，轮压为0.7 MPa，车轮往返速度是42次/min，时间为60 min。该实验评价指标为动稳定度，动稳定度越大，说明材料的高温性能越好，反之亦然。
表6 沥青混合料高温试验结果
从表6可知：掺加湖沥青后，沥青混合料高温性能得到大幅提高，但是稍低于SBS改性沥青混合料高温性能。
3.2 水稳定性能
混合料在水的作用下，沥青和石料的粘附性会有所降低，最终导致沥青混合料物理力学性能在不同程度上下降。如果沥青混合料的水稳定性能不好，将会导致路面出现松散和坑槽现象。本文根据JTJ E20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程要求，成型75次和50次双面击实马歇尔试件两组，每组各5个。然后对试件进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，以此来评价沥青混合料的抗水损害能力。
从表7可知：掺加湖沥青后，沥青混合料的水稳定性能比普通沥青混合料有所提高，但是与SBS改性沥青混合料性能相差不大。
表7 沥青混合料水稳定性能试验结果
3.3 低温性能
位于路表面的沥青结构层，直接受到大气的作用，当温度下降时，路面就会产生变形，如果沥青混合料性能不能满足低温要求，将会产生开裂。本文根据JTJ E20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程要求，成型标准小梁试件，在-10 ℃试验条件下进行加载，加载速率为50 mm/min，进行低温性能评价。
表8 沥青混合料低温性能试验结果
从表8可知：湖沥青对沥青混合料的低温性能改善不大，并且比SBS改性沥青混合料低温性能低。
4 结语
本文研究了TLA湖沥青改性沥青混合料高温、低温和水稳定性等方面的路用性能，并将其与SBS改性沥青混合料路用性能进行对比，发现：
1)随着TLA掺量的增加，混合后的沥青针入度与延度都有所下降，而软化点在一定程度上有所提高，这表明TLA的掺加使得沥青的高温性能得到改善。
2)掺加湖沥青的混合料的马歇尔稳定度和流值比普通沥青混合料和SBS改性沥青混合料稳定度和流值有所提高。并且随着湖沥青的掺量增加，稳定度进一步提高。
3)掺加湖沥青后，沥青混合料高温性能得到大幅提高，但是稍低于SBS改性沥青混合料高温性能。
4)掺加湖沥青后，沥青混合料的水稳定性能比普通沥青混合料有所提高，但是与SBS改性沥青混合料性能相差不大。
5)湖沥青对沥青混合料的低温性能改善不大，并且比SBS改性沥青混合料低温性能低。
[1] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范.
[2] 沈金安.特立尼达湖沥青及其应用前景.国外公路,2000(2):28-31.
[3] SHC F40—01—2002,公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南.
[4] JTG E20—2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程.
[5] 柳 浩,王建国,石效民.千里达湖天然沥青改性国产重交通沥青的路用性能研究.石油沥青,2001(2)：41-42.
[6] 吕伟民.橡胶沥青路面技术.北京：人民交通出版社，2011.
Research on road performance of Trinidad Lake Asphalt modified mixture
Yu Fang Yu Xilan
(JiangxiTrafficScienceResearchInstitute,Nanchang330038,China)
This paper prepared the TLA modified asphalt using Trinidad Lake Asphalt(TLA) and matrix asphalt, through the experiment, from the high temperature performance, water stable performance and low temperature performance three aspects compared the road performance of TLA modified asphalt and SBS modified asphalt two mixtures, the results showed that: the high temperature, water stability performance of TLA to asphalt mixture improved, to low temperature performance had little influence.
Trinidad Lake Asphalt, modified asphalt, road performance
2015-09-14
余 芳(1986- )，女，助理工程师
1009-6825(2015)33-0120-02
U214.75
A
