TLA改性瀝青路用性能的研究

沈陽市政集團(tuán)有限公司 沈陽 110078

摘要：摻配TLA改性瀝青能有效提高其路用性能，通過實(shí)驗(yàn)路確定了TLA改性瀝青的設(shè)計(jì)配比。

關(guān)鍵詞：TLA改性瀝青；路用性能；試驗(yàn)研究

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，高速公路得到了快速發(fā)展，這極大的提高了我國公路網(wǎng)的整體技術(shù)水平，優(yōu)化了交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)。到2007年底，我國高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)到5.36萬公里。高速公路交通量大、渠化交通明顯、車速高、軸載日趨重型化，由此導(dǎo)致了瀝青路面的車轍、開裂、剝落、抗滑能力不足等病害日益嚴(yán)重。如何提高瀝青路面的使用性能，以滿足交通發(fā)展的需要，這是我們所面臨的重要課題。

2 TLA的性能

天然瀝青中最著名的要數(shù)特立尼達(dá)湖出產(chǎn)的特立尼達(dá)湖瀝青（Trinidad Lake Asphalt，簡稱TLA），是石油在特殊的條件下被氧化聚合成不同程度的產(chǎn)物。在南美西印度群島特立尼達(dá)境內(nèi)的瀝青湖中，蘊(yùn)藏了數(shù)以百萬噸的湖瀝青，生產(chǎn)這種瀝青的方式是用輕型牽引機(jī)械從湖面將瀝青刮起來，然后通過鐵路輸送到分解蒸餾器。分解的過程是在相對的低溫下進(jìn)行水和作用，去除雜質(zhì)及水分。

TLA的化學(xué)組成主要有瀝青質(zhì)、樹脂和油分組成，還有部分不溶物。TLA中的礦物質(zhì)粒徑分布及組成如下表1，對經(jīng)過精煉的湖瀝青進(jìn)行了檢測，其主要的性能如下表2。

表1 TLA的礦物質(zhì)粒徑分布及組成

礦物質(zhì)粒徑分布礦物質(zhì)組成

10μm以下44%石英40%

10μm～60μm39%水云母45%

60μm以上17%高嶺土15%

表2 TLA（經(jīng)精煉處理）的性能指標(biāo)

項(xiàng)目針入度

（25℃，5s，100g）

0.1mm軟化點(diǎn)

（RB）℃灰分

%密度

（25℃）

g/cm3加熱損失

（163℃，5h）%

試驗(yàn)值2.093.037.41.3961.05

3 TLA改性瀝青的性能

根據(jù)國外使用TLA的經(jīng)驗(yàn)，是將其作為改性劑使用，即通常在瀝青混凝土中摻加25%～30%，在橋面鋪裝時(shí)摻加50%～70%。我們采用TLA與盤錦中油遼河瀝青有限公司（以下簡稱遼油）、盤錦北方瀝青股份有限公司（以下簡稱北方）和大連西太平洋石油化工有限公司（以下簡稱西太）三個廠家生產(chǎn)的AH-90瀝青進(jìn)行不同摻加比例實(shí)驗(yàn)，對基質(zhì)瀝青和改性瀝青的性能進(jìn)行了測試，結(jié)果見表3、4、5、6。

表3 基質(zhì)瀝青試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告

試驗(yàn)值

試驗(yàn)項(xiàng)目北方西太遼油

針入度（25℃，100g，5s） 0.1 mm908283

延度（5cm/min，25℃） Cm>150>150>150

軟化點(diǎn)（環(huán)球法） ℃46.049.045.5

含蠟量（蒸餾法） %1.871.861.91

閃點(diǎn)（COC） ℃>230>230>230

溶解度（三氯乙烯） %99.9699.9499.94

密度（25℃） g/cm31.0141.0341.015

薄膜加熱試驗(yàn)

（163℃，5h）針入度比 %635555

質(zhì)量損失 %0.40.50.5

延度（25℃） Cm>150>150>150

延度（15℃） Cm>150>150>150

表4 北方AH-90與摻配不同比例TLA后的試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)值

試驗(yàn)項(xiàng)目75%北方+25%TLA70%北方+30%TLA65%北方+35%TLA

針入度（25℃，100g，5s）

0.1 mm46.139.835.2

延度（5cm/min，25℃）Cm94.893.991.4

延度（5cm/min，15℃）Cm31.028.226.3

軟化點(diǎn)（環(huán)球法）℃49.552.553.5

運(yùn)動粘度（135℃）Pa·s0.6280.6310.646

密度（25℃）g/cm31.0611.0721.093

薄膜加熱試驗(yàn)（163℃，5h）針入度比%79.884.286.9

質(zhì)量損失%+0.9+0.8+0.7

延度（25℃）Cm43.936.830.9

表5 西太AH-90與摻配不同比例TLA后的試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)值

試驗(yàn)項(xiàng)目75%西太+25%TLA70%西太+30%TLA65%西太+35%TLA

針入度（25℃，100g，5s）0.1 mm48.542.835.7

延度（5cm/min，25℃）Cm101.397.292.8

延度（5cm/min，15℃）Cm33.531.228.9

軟化點(diǎn)（環(huán)球法）℃52.055.555.5

運(yùn)動粘度（135℃）Pa·s0.6290.6380.661

密度（25℃）g/cm31.1021.1081.119

薄膜加熱試驗(yàn)（163℃，5h）針入度比%71.877.682.8

質(zhì)量損失%+0.9+0.7+0.6

延度（25℃）Cm45.841.233.6

表6 遼油AH-90與摻配不同比例TLA后的試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)值

試驗(yàn)項(xiàng)目75%遼油+25%TLA70%遼油+30%TLA65%遼油+35%TLA

針入度（25℃，100g，5s）mm46.337.834.2

延度（5cm/min，25℃）Cm93.991.286.9

延度（5cm/min，15℃）Cm29.226.423.8

軟化點(diǎn)（環(huán)球法）℃48.551.052.5

運(yùn)動粘度（135℃）Pa·s0.5080.5920.673

密度（25℃）g/cm31.0761.0981.112

薄膜加熱試驗(yàn)（163℃，5h）針入度比%72.975.881.6

質(zhì)量損失%+0.9+0.8+0.7

延度（25℃）Cm41.835.831.2

由表可見，以上三種瀝青指標(biāo)均符合高速公路、一級公路瀝青面層用道路石油瀝青AH-90的技術(shù)要求，完全可以作為基質(zhì)瀝青使用。

通常在瀝青混凝土中摻加25%～30%的TLA，在橋面鋪裝時(shí)摻加50%～70%。我們采用TLA與盤錦中油遼河瀝青有限公司、盤錦北方瀝青股份有限公司和大連西太平洋石油化工有限公司三個廠家生產(chǎn)的AH-90瀝青進(jìn)行不同摻加比例實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)得出，隨著摻加TLA的增加，改性瀝青針入度降低，軟化點(diǎn)升高，表明改性瀝青的高溫穩(wěn)定性有所提高。從老化后的實(shí)驗(yàn)看出摻入TLA的改性瀝青的質(zhì)量損失都很小，針入度比卻很高，說明TLA改性瀝青的抗老化性能是很好的。

4 TLA改性瀝青的試驗(yàn)路

實(shí)驗(yàn)路段在某高速公路K443+500～K447+430左幅中邊車道進(jìn)行，試驗(yàn)段長度為4970米，寬度為7.95米。本試驗(yàn)段采用的瀝青是遼寧盤錦北方瀝青股份有限公司產(chǎn)北瀝牌瀝青，粗集料是遼寧黑山產(chǎn)的玄武巖碎石，細(xì)集料是遼寧錦州產(chǎn)的石灰?guī)r砂，填料為遼寧錦州產(chǎn)的石灰?guī)r磨制而成的礦粉，木質(zhì)纖維素采用遼寧省交通科研院生產(chǎn)的木質(zhì)纖維素，在路面維修施工中采用的路面結(jié)構(gòu)型式是瀝青瑪蹄脂碎石LSMA-16的配比設(shè)計(jì)，油石比為5.8～5.9%。通過目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)確定各種規(guī)格集料的配合比，使礦質(zhì)混合料的顆粒組成符合設(shè)計(jì)級配，根據(jù)材料的路用性能及結(jié)合料等級選定用于生產(chǎn)的原材料。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定目標(biāo)配合比：（15～20mm）碎石：（10～15mm）碎石：（5～10mm）碎石：機(jī)制砂：礦粉=4%：53%：20%：13%：10%，