bra天然改性剂路用性能研究

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1、布敦天然岩沥青改性剂（BRA）路用性能研究交通部公路科学研究院2009年6月76目录1.项目背景41.1引言41.2研究方案和内容51.3BRA国内外应用概况52．BRA物理化学组成分析82.1无机物的分离和分析82.2四组分分析112.3对BRA的化学组成分析132.3.1元素分析结果132.3.2分子量测定142.3.3颗粒大小和Zeta电位分析152.3.4黏度法测定胶体大小162.3.5红外吸收光谱分析172.3.6核磁谱图213.针入度分级指标体系的评价243.1针入度试验结果243.2延度

2、试验结果分析253.3软化点试验结果263.4粘韧性试验结果273.5本章小结284.PG分级试验分析294.1试验方案294.2动态剪切试验分析304.3弯曲梁流变仪BBR试验分析334.4Brookfield旋转粘度试验分析364.5本章小结375.BRA沥青混合料路用性能研究385.1试验方案及材料385.1.1试验方案385.1.2试验材料395.2级配和最佳油石比40765.2.1矿料级配405.2.2最佳油石比415.3对比试验结果分析475.3.1马歇尔试验结果分析475.3.2高温车辙

3、试验结果分析485.3.3水稳定性试验结果分析515.3.4低温抗裂性能分析535.3.5动态模量试验分析585.3.4本章小结666现有BRA试验路观测666.1河北宣大高速公路666.2110国道北京延庆段706.3石太高速大修工程716.4本章小结737结论74参考文献75761.项目背景1.1引言随着交通运输业的迅猛发展，交通量不断增大，车辆趋于大型化和重载化，对道路的耐久性及使用功能亦提出了新的要求。目前，沥青路面普遍采用聚合物改性沥青，通过改善沥青的高低温性能及与集料的粘结性能，来提高沥青

4、路面的高温稳定性、低温抗裂性及抗水损害能力。在普通道路石油沥青中加入天然沥青也是常见的改性方法，且近年来在我国的应用也越来越受关注。根据已有研究和工程应用[1,2,3,4]，天然沥青通常具有以下性质：(1)天然沥青软化点高，用其改性可以显著提高沥青路面的高温稳定性；(2)天然沥青氮、氧、硫等杂物含量高，提高了沥青路面的抗老化和抗水损坏能力；(3)天然沥青抗老化能力强，耐候性好；(4)天然沥青通常不含蜡，可以改善高含蜡量沥青的品质；(5)天然沥青改性沥青制造工艺简单，施工方便；(6)与SBS等人工改性沥

5、青相比，天然岩沥青是石油基的固体，与沥青的相容性非常好，改性后不离析，改性后的沥青性质更稳定。BRA产于南太平洋印度尼西亚苏拉威西岛东南部BUTON岛，距雅加达以东700km。BRA的形成是由于石油渗透在岩层中，经过长期的沉积、承受压力和地质变动而形成沥青岩，经挖掘后破碎而成的细颗粒粉末状，呈浅褐色，其中沥青含量约为20～30%，其余为石灰岩类矿物质，最大粒径小于3㎜，不仅细度很细，而且有相当好吸收沥青的能力，具有加强沥青与集料黏附性的作用，在印尼也称为沥青活性剂。其外观见下图1.1。76图1.1不同

6、种类BRA外观1.2研究方案和内容本项目主要对BRA以下几个方面的性能进行分析和研究：（1）BRA改性剂物理、化学组成分析（2）BRA改性沥青性能评价采用针入度分级及美国SHRP研究成果的PG性能分级评价指标体系，测定BRA改性沥青的高、低温性能、温度敏感性、老化性能和施工性能等。（3）BRA改性沥青混合料路用性能研究沥青混合料路用性能是实体工程应用的直接依据，该部分研究内容是在配合比设计的基础上，采用不同标号沥青及掺加不同改性剂的方法对沥青混合料进行室内马歇尔、车辙、冻融、小梁弯曲、低温约束温度应力

7、、动态模量等对比试验研究。（4）现有应用BRA工程的情况调查对使用BRA的河北省宣大高速公路、石太高速公路等进行调查、检测和分析评价。1.3BRA国内外应用概况天然沥青应用于路面工程在国内外已有许多报道。BRA在印尼已经广泛使用，印尼的某些干线公路车流量大，重载车的比例也很高，气候高温多雨。尽管如此，印尼高速路的路面质量在使用几年后，总的状况都比较好。印尼等有关研究表明[1,2,3]，BRA改善了分子间作用力，增强了极性键，转化了蜡等分子或官能团，并产生化学交联/聚合生成大分子网状结构；BRA含氮量高

8、，氮元素以官能团形式存在，这种存在形式使沥青粘度增大，抗氧化性增强；特别是与集料的粘附性及抗剥离性得到明显改善，因而获得良好的路用性能。近几年，BRA在我国开始应用。2001年9月10日至15日[5][8]，在110国道昌平至延庆段使用BRA天然沥青，上面层采用4cm中粒式沥青混凝土（AC-16Ⅰ）、中面层采用5cm粗粒式沥青混凝土（AC-25Ⅰ76），铺筑了1.5公里长的试验段，桩号为K67+100~K68+600，同时铺筑了普通沥青的试验段进行对比，