行業(yè)資訊
淺談巖瀝青在公路工程中的應(yīng)用綜述
一、巖瀝青的改性機(jī)理及相關(guān)性質(zhì)
1） 巖瀝青的改性機(jī)理
巖瀝青的改性機(jī)理是純?yōu)r青和礦物質(zhì)共同作用的結(jié)果。純?yōu)r青的瀝青質(zhì)含量高而油分含量低，當(dāng)摻入巖瀝青到基質(zhì)瀝青中后會使基質(zhì)瀝青組分發(fā)生變化，即強(qiáng)極性的瀝青質(zhì)含量增加，而非極性的油分含量減少，極性的增強(qiáng)促使基質(zhì)瀝青膠體顆粒間相互吸引、聚合、交聯(lián)；其次，礦物質(zhì)具有很發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)，許多空隙深及到礦物質(zhì)內(nèi)部，巖瀝青礦物質(zhì)表明粗糙不平，具有極強(qiáng)的吸附自由基質(zhì)瀝青的能力，且?guī)r瀝青巖礦的表面及內(nèi)部均強(qiáng)有力的吸附著純?yōu)r青，形成特殊的瀝青。礦物質(zhì)“共混體”，比普通瀝青礦粉膠漿性質(zhì)更穩(wěn)定，粘附性及抗剝離能力更強(qiáng)。有研究通過紅外光譜圖分析巖瀝青摻入到基質(zhì)瀝青后是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)及是否產(chǎn)生新的官能團(tuán)，探討巖瀝青與基質(zhì)瀝青的相互作用。經(jīng)過16次的電鏡掃描發(fā)現(xiàn)，改性瀝青中沒有產(chǎn)生新的吸收峰，且峰位也沒有出現(xiàn)較大的位移，巖瀝青摻入到基質(zhì)瀝青后，屬于物理改性，而不是化學(xué)反應(yīng)。
2）巖瀝青的相關(guān)性質(zhì)
①穩(wěn)定性強(qiáng)
與聚合物改性瀝青相比，巖瀝青是石油基的固體，具有與瀝青相近的化學(xué)結(jié)構(gòu)，與瀝青的相容性非常好。混合以后，形成巖瀝青與瀝青的緊密分子，這種分子既有天然巖瀝青的硬度和耐磨性，同時也保留了瀝青的韌性。另外，瀝青巖自身的軟化點(diǎn)非常高，一般在160～175℃，故利用其制造的改性瀝青軟化點(diǎn)也非常高，其改性瀝青混合料具有非常好的高溫穩(wěn)定性，能明顯地提高瀝青路面的抗車轍能力。
②含氮量高
瀝青巖中，氮元素以官能團(tuán)形式存在，這種形式使瀝青巖具有很強(qiáng)的浸潤性和對自由氧化基的高抵抗性，其他元素的官能團(tuán)及側(cè)鏈的存在也共同發(fā)育了上述特征。具體表現(xiàn)就是瀝青粘度增大，抗氧化性增強(qiáng)，特別是集料的粘附性及抗剝離性得到明顯改善。與有機(jī)胺類抗剝離劑相比，其抗水損壞能力更穩(wěn)定而耐久。
③耐候性強(qiáng)
由于瀝青巖常年與自然環(huán)境共存，性質(zhì)特別穩(wěn)定，瀝青巖抗微生物侵蝕作用很強(qiáng)，這是因?yàn)樗谛纬傻那О偃f年過程中，能被侵蝕的都已被侵蝕完了，而且瀝青巖有在自由表面形成致密光亮保護(hù)膜的特點(diǎn)，這使瀝青的自由表面十分光亮，形成了一個天然瀝青富集保護(hù)層，保護(hù)了里面的瀝青不被侵蝕。瀝青巖的高含氮量，使改良后的瀝青粘度更好，也有更好的抗氧化性。這些品質(zhì)將會提高瀝青路面的耐久性，減緩瀝青老化速度，從而延長道路使用壽命。
4）改善蠟品質(zhì)
瀝青巖在原油狀態(tài)下并非不含蠟，只是在地殼中長期與各種條件作用，使蠟含量急劇降低，并轉(zhuǎn)化成其他形式存在。當(dāng)它加入到普通瀝青中，會把這種特性在重組中一定程度遺傳給基質(zhì)瀝青，進(jìn)而降低石蠟在瀝青中的危害。
二、巖瀝青的路用特性
1）抗車轍。試驗(yàn)和路用實(shí)踐證明，巖瀝青改性劑可以有效提高瀝青路面的抗車轍能力，推遲路面車轍的產(chǎn)生，降低車轍深度和疲勞剪切裂紋的出現(xiàn)。
2）抗剝落。青川巖瀝青中，氮元素以官能團(tuán)形式存在，這種存在使巖瀝青具有很強(qiáng)的浸潤性和對自由氧化基的高抵抗性，特別是與集料的粘附性及抗剝離性得到明顯的改善。
3）抗老化、抗高溫。天然巖瀝青本身的軟化點(diǎn)達(dá)到300℃以上，加入到基質(zhì)瀝青后，使其具有良好的抗高溫、抗老化性能。
4）耐候性。以瀝青為例，指應(yīng)用于室外，經(jīng)受如光照、風(fēng)雨、細(xì)菌等的綜合破壞，其耐受能力。巖瀝青的抗微生物侵蝕作用很強(qiáng)，并具有在自由表面形成致密光亮保護(hù)膜的特點(diǎn)。巖瀝青的加入極大的改善了普通瀝青的耐候性和抗紫外線能力，提高瀝青路面的耐久性，減緩瀝青老化速度，從而延長道路的使用壽命。
三、巖瀝青改性瀝青混合料動態(tài)模量試驗(yàn)
本文采用動態(tài)模量試驗(yàn)來評價瀝青混合料的指標(biāo)。某四種瀝青混合料的動態(tài)模量和相位角試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。從試驗(yàn)結(jié)果可知，溫度和荷載頻率對瀝青混合料的動態(tài)模量大小有重要的影響。溫度升高和荷載頻率降低引起動態(tài)模量減小，溫度降低和荷載頻率提高引起動態(tài)模量增大。
在一定溫度控制下，摻加不同劑量的巖瀝青改性劑，對瀝青混合料動態(tài)模量均有較大的改善。在相同溫度和頻率下，隨著巖瀝青摻量的增加，動態(tài)模量逐漸增大。當(dāng)巖瀝青摻量達(dá)5％時，混合料動態(tài)模量滿足法國高模量瀝青混凝土的標(biāo)準(zhǔn)。
四、結(jié)語
巖瀝青摻入到基質(zhì)瀝青后，屬于物理改性，其與基質(zhì)瀝青之間的混溶性比聚合物化學(xué)改性劑與基質(zhì)瀝青的混溶性更優(yōu)。因巖瀝青固有的性質(zhì)、優(yōu)良的路用性能及改性瀝青混合料的高模量特性，顯示了在其在道路鋪面工程的廣闊應(yīng)用前景。
本文來自網(wǎng)絡(luò),如涉及版權(quán)問題，煩請原作者聯(lián)系我們，我們會在48小時內(nèi)做刪除處理。
