RO-BRA布敦巖瀝青技術指南

1.產品簡介

布敦天然巖瀝青（Buton Rock  Asphalt）產于印尼蘇拉威西島東南部布敦島。巖瀝青是由于石油滲透在巖層中，經過長期的沉積、承受壓力和地質變動而形成瀝青巖，經挖掘后破碎而成的細顆粒粉末狀，呈淺褐色，其中瀝青含量約為≥30%，其余為石灰巖類礦物質，粒徑小于3㎜，不僅細度很細，而且有相當好吸收瀝青的能力，具有加強瀝青與集料黏附性的作用，在印尼也稱其為瀝青活性劑。

由于天然瀝青常年與自然環境共存，性質特別穩定，且通常具有非常優良的路用性能。天然瀝青不直接作為一種瀝青使用，而是作為人工煉制瀝青的改性劑少量摻配使用，形成改性瀝青，使之優良的技術性能達到發揮。大量研究與工程實踐表明，使用天然改性瀝青鋪筑的瀝青路面，具有高使用壽命、高穩定性、高抗水損與很強的耐微生物侵蝕的能力、很高的抗疲勞強度，顯著改善和提高瀝青路面性能。

表1  路優RO-BRA/普通布敦巖瀝青產品特性對比表

1.1.1高瀝青質含量

對路優RO-BRA布敦巖瀝青抽提、提純后的瀝青進行分析發現其瀝青質含量遠高于普通石油瀝青。

表2  提純巖瀝青四組分含量表

瀝青的四組分中，瀝青質是重要也是極性強的組分，是瀝青膠體的基團核心，其含量多少直接決定著瀝青的流變特性、粘度、粘結力以及溫度穩定性等關鍵指標。通過添加BUTON巖瀝青可以提高普通瀝青的瀝青質含量，使瀝青稠度提高、軟化點上升并具備更好的溫度穩性、和粘附性能。表現在瀝青混合料上就是抗車轍能力、抗水損能力大幅度增強。

1.1.2高氮元素含量

通過元素分析儀分析巖瀝青元素組成，路優RO-BRA巖瀝青中N含量遠高于普通瀝青。

表3  普通瀝青、BUTON巖瀝青元素測定對比表

巖瀝青含氮量遠高于普通瀝青，且氮元素以官能團形式存在，使巖瀝青具備了很強的浸潤性和對自由氧化基的高抵抗性，從而使得添加了后的瀝青抗氧化性增強，集料的粘附性及抗剝離性得到明顯增強。 

1.1.3抗老化能力強

巖瀝青已在自然環境中存在了千百萬年，其原始組成中易老化、易被腐蝕的成分早已消失，現有成分的性質特別穩定。天然巖瀝青具有在自由表面形成致密光亮的天然巖瀝青保護層的特點，可以保護里面的基質瀝青不被侵蝕，可以提高了瀝青路面的耐候性，減緩瀝青老化速度，從而延長道路使用壽命。

1.2適用范圍

布敦巖瀝青改性瀝青混合料具有非常優良的高溫性能，能顯著提高路面的抗車轍能力。因此特別適用于高應力作用的路面，如高速公路、城市快速路、主干道等。

2.性能檢測

2.1改善基質瀝青性能

布敦巖瀝青加入普通瀝青中，可以明顯改善普通基質瀝青性能，采用抽提、回收布敦巖瀝青中純瀝青，按外摻法配制摻量分別為15%、18%、20%和25%的巖瀝青改性瀝青，并與基質瀝青和符合我國技術規范的SBS改性瀝青進行相應的對比試驗，結果如下。

2.1.1針入度

表4  路優RO-BRA不同摻量對基質瀝青針入度的影響

在三個溫度下，摻加RO-BRA巖瀝青后，其針入度較基質瀝青均有明顯降低，且隨著RO-BRA摻量的增加，針入度越來越小。表明BUTON巖瀝青的摻入使得基質瀝青變硬，抗變形能力增強。對于針入度指數PI值，總體上在-1.5～1.0之間變化，滿足規范中A級瀝青PI值的要求。隨著BUTON巖瀝青摻量的增加，PI值由負到正逐漸增加。這表明RO-BRA改性瀝青的感溫性較基質瀝青小，且隨著摻量的增加，感溫性逐漸減小，即RO-BRA巖瀝青可顯著地改善基質瀝青的溫度敏感性能。

SBS改性瀝青的針入度、針入度指數PI、當量軟化點T800和當量脆點T1．2等指標均位于摻量15％RO-BRA改性瀝青和摻量18％RO-BRA改性瀝青之間。

2.1.2軟化點

表5  不同摻量路優RO-BRA對基質瀝青軟化點的影響

摻加RO-BRA巖瀝青后，軟化點有明顯提高。摻量15％、18％、20％和25％的BUTON巖瀝青改性瀝青的軟化點分別比基質瀝青提高了6．2％、10．0％、25．5％和29．1％。說明RO-BRA巖瀝青可以提高基質瀝青的高溫抗變形能力，改善瀝青的高溫穩定性。

2.1.3布氏黏度

表6  不同摻量RO-BRA巖瀝青布氏黏度試驗

在同一溫度下，RO-BRA改性瀝青的粘度均大于基質瀝青，且隨著RO-BRA摻量的增加而增加，選135℃粘度值進行分析。摻加15％、18％、20％、25％RO-BRA改性瀝青的粘度分別比基質瀝青提高了60．8％、96．9％、117．6％、158．9％。這表明RO-BRA可以提高瀝青的粘度，增強瀝青與集料間的粘附性，改善瀝青混合料的高溫抗車轍性能。

2.1.4 PG分級

表7  不同摻量老化前PG分級

表8  不同摻量老化后PG分級

表9  不同摻量老化后PG分級和臨界溫度表

在同一溫度下，老化前后的抗車轍因子G／sin&均隨著BUTON巖瀝青摻量的增加而增大，說明RO-BRA可以顯著改善基質瀝青的高溫穩定性；相位角&均隨著摻量的增加而減小，說明RO-BRA巖瀝青改性瀝青中的彈性分量隨摻量的增加而增加，這意味著當路面作用相同的荷載時，其可恢復的變形增加，抗車轍性能增強。

RO-BRA改性瀝青的高溫等級隨著RO-BRA摻量的增加逐漸升高，且均高于基質瀝青。摻加18％RO-BRA改性瀝青的高溫等級是PG70，比基質瀝青提高了一個等級；摻加20％RO-BRA和摻加25％RO-BRA的改性瀝青高溫等級均為PG76，比基質瀝青提高了兩個等級。原樣臨界溫度、RTFOT臨界溫度都隨著巖瀝青摻量的增加而增大，表明摻入RO-BRA巖瀝青后，基質瀝青的高溫穩定性有很大的提高，抗車轍性能明顯增強。

老化前后SBS改性瀝青的抗車轍因子和相位角均與摻加20％RO-BRA改性瀝青基本相當。老化前，兩者的高溫等級均為PG76；老化后，前者的高溫等級為PG70，比后者減低了一個等級，表明RO-BRA改性瀝青的抗老化性能優于SBS改性瀝青。

2.2 RO-BRA巖瀝青改性瀝青混合料性能

采用常見的AC-13C型級配和AC-20C型級配，進行不同摻量下的各種性能(高溫穩定性、水穩定性、低溫抗裂性及抗疲勞性能等)檢驗,并與不摻加巖瀝青的混合料以及SBS瀝青混合料的性能進行對比試驗。RO-BRA巖瀝青摻量為3％、3.5％、4％(指RO-BRA巖瀝青的質量與瀝青混合料的質量百分比)三種摻加比例。

2.2.1 馬歇爾指標

表10  不同摻量RO-BRA馬歇爾性能對比表

兩種級配類型的RO-BRA巖瀝青改性瀝青混合料的馬歇爾穩定度均高于基質瀝青混合料，并且隨著摻量的增加而增大。這充分說明了摻加RO-BRA巖瀝青可顯著提高瀝青混合料的承載能力；流值均低于普通瀝青混合料，且隨著摻量的增加逐漸減小。這說明隨著RO-BRA巖瀝青摻量的增加，瀝青混合料抵抗變形的能力逐漸增強。

2.2.2 動穩定度

表11  不同摻量RO-BRA瀝青混合料動穩定度變化表

摻加RO-BRA巖瀝青后，混合料的動穩定度明顯提高，說明RO-BRA巖瀝青能提高瀝青混合料的抗永久變形能力，從而使高溫穩定性得以改善；對于兩種級配類型的瀝青混合料而言，摻加3．5％RO-BRA的動穩定度與SBS瀝青混合料的動穩定度相當。

2.2.3 抗水損性能

表12  混合料浸水馬歇爾試驗參數隨BUTON摻量變化表

表13  混合料TSR隨不同BUTON摻量變化表

摻加RO-BRA巖瀝青后的改性瀝青混合料的殘留穩定度均高于基質瀝青混合料，說明了RO-BRA添加劑可以顯著改善瀝青混合料的水穩定性。尤其是摻加了3％的RO-BRA后，殘留穩定度還有少許增加，這證明了，RO-BRA巖瀝青在長時間高溫條件下，其粘附性還有增強趨勢例。

摻加RO-BRA巖瀝青后，殘留穩定度提高的原因是由于RO-BRA中含有大量的表面活性礦物質，其可以有效的提高瀝青與集料之間的粘附性，從而提高了瀝青混合料的抗水損害能力。

RO-BRA巖瀝青改性瀝青混合料的劈裂強度比TSR較基質瀝青混合料均有顯著提高，說明摻入RO-BRA添加劑后，增加了瀝青與集料之間的粘附性，從而使水穩定性得以改善。

2.2.4 低溫抗裂性能

表14  混合料低溫性能隨RO-BRA摻量變化表

摻加RO-BRA巖瀝青的改性瀝青混合料的破壞應變均大于基質瀝青混合料，摻加3．5％巖瀝青混合料的破壞應變與SBS瀝青混合料的破壞應變相當。由此說明了摻加RO-BRA巖瀝青后，瀝青混合料抵抗低溫變形的能力增強，有效地改善了瀝青路面的低溫抗裂性。

兩種類型的瀝青混合料均是隨著RO-BRA摻量的增加，破壞應變先增加后減小。以AC13C型瀝青混合料為例，當摻量由3％增加到3．5％時，破壞應變提高了1.5％，而當摻量由3.5％增加到4％時，破壞應變卻降低了0.5％，即破壞應變在摻量3.5％處形成了一拐點。這是由于RO-BRA中含有大量的礦物質，使混合料在低溫下變脆，增加了產生低溫開裂的危險。由此可見，巖瀝青摻量并非越多越好。在實際應用中，用量應控制在3.5%左右，以保證高溫、低溫性能的平衡，保證改性后混合料的綜合性能。

3. RO-BRA巖瀝青混合料施工工藝

3.1礦粉倉添加

當瀝青混合料拌合樓存在兩個礦粉倉時，可將符合質量標準的RO-BRA巖瀝青提升到一個獨立的礦粉倉中，利用礦粉秤來計量巖瀝青，然后利用礦粉投放設備在熱料進入拌合鍋時，將計量好的巖瀝青全部投入。同時，干拌時間比通常時間延長3～5秒，以保證礦料與巖瀝青顆粒均勻混合。

干拌結束后，將基質瀝青噴入進行濕拌，濕拌時間可延長5秒，也可保持不變。拌合后的混合料應均勻地裹覆瀝青，無花白、無粗細料離析和結塊現象，根據現場拌合效果對初定的干拌和濕拌時間進行檢查和調整。

3.2專用設備添加

采用專業設備進行精確計量添加，施工時將巖瀝青儲備于專業設備添加口，根據拌和樓的產量水平計算巖瀝青添加量，在各熱料倉集料進入拌和鍋后由專業設備自動將人工計量好的巖瀝青直接通過攪拌螺旋推入拌和鍋，并與拌合站電氣控制系統連接，在干拌5s左右再噴入瀝青和填料進行攪拌。

專業設備添加大程度的保證了添加時間、攪拌時間，從而充分利用高溫礦料的剪切、熔融作用將RO-BRA巖瀝青充分分散融解；投放的準確和穩定，且可以避免采用礦粉倉添加時占用粉倉的情況。

3.3施工溫度控制

為保證混合料的質量更穩定，應做到拌和后的混合料均勻一致，無細料和粗料分離及花白、結成團快的現象。建議混合料拌和時溫度控制如下表所示。

表15  RO-BRA巖瀝青施工環節溫度控制表

3.3 運輸

巖瀝青混合料對溫度的要求比較高，因此混合料的溫度要有專人負責測量并作好記錄，嚴格控制出廠溫度。巖瀝青粘度較大，因此從拌和機向運料車上裝料時，應多次挪動車位置，平衡裝料，減少混合料的離析。

運輸車輛的數量應根據拌和機的產量、攤鋪速度、運距、等候卸料時間確定。一般情況下正常施工時，攤鋪機前面應有3～5輛運輸車等候卸料。連續攤鋪過程中，運料車在攤鋪前10～30cm處停下，不得撞擊攤鋪機。卸料時運輸車應掛空檔，靠攤鋪機推動前進。

運料車每次使用前后必須清掃干凈，在車廂板上涂防止瀝青粘結的隔離劑，但不能有余液殘留車廂底。運料車運輸混合料宜用氈布覆蓋保溫、防雨、防污染。運料車進入攤鋪現場時，輪胎上不得沾有泥土等可能污染路面的臟物，巖改性瀝青混合料硬結速度較快，因此運料車上有剩余料，應及時清理，防止硬結。

3.4 攤鋪

RO-BRA巖瀝青改性混合料攤鋪溫度應比普通瀝青混合料有所提高，具體應根據基質瀝青種類、巖瀝青摻量、攪拌設備狀況等情況綜合確定。

在攤鋪前，應提前40min左右預熱熨平板，使之不低于100℃。鋪筑過程中，應開動熨平板的振搗或夯錘等壓實裝置，攤鋪過程熨平板宜選擇較大的振動頻率，提高初始壓實度，保證巖瀝青路面的壓實效果。

根據拌和機拌和能力、施工機械配套情況等確定綜合確定攤鋪速度。在安排汽車運量有所富余的前提下，保證攤鋪機緩慢、均勻、連續不斷地攤鋪。攤鋪過程中，不得隨意更換速度或中途停頓，以提高平整度，減少混合料的離析。當發現混合料出現明顯的離析、波浪、裂縫、拖痕時，應分析原因，予以消除。巖瀝青混合料對平整度及壓實效果的要求較高，因此不宜采用人工反復修整。

3.5 碾壓

巖瀝青混合料黏度較大，所以在壓實設備的選擇上，宜采用自重大于12．5噸的雙鋼輪振動式壓路機和自重大于25噸的膠輪壓路機進行組合碾壓，雙鋼輪壓路機應遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則，緊跟攤鋪機后，采用高頻率、低振幅的方式慢壓，其碾壓步驟如下：

?初壓：雙鋼輪振動壓路機大振壓2遍、小振壓l遍，緊跟攤鋪機后，驅動輪面向攤鋪機，從外測向內側碾壓。

?復壓：膠輪壓路機緊跟初壓后開始，不得隨意停頓，碾壓3遍。

?終壓：緊跟復壓之后進行，采用雙鋼輪振動壓路機關閉振動碾壓2～3遍。

表16 巖瀝青碾壓壓路機速度控制表

巖瀝青的粘附性較好，使用輪胎式壓路機易出現粘機碾壓，需提前準備好隔離劑，做好膠輪防粘工作，為保證壓實效果，壓路機緊跟攤鋪設備碾壓。結碾壓完成后，需封閉交通，待路面溫度在50℃以下時方可通車。