天然湖瀝青（TLA）在城市道路改造中的應(yīng)用
　　方向前
　�。ń�蘇燕寧公路工程技術(shù)有限公司江蘇南京211112）
　　摘要：隨著我國對公路交通的需求不斷增大,公路建設(shè)的發(fā)展也得到了迅猛發(fā)展。近年來,我國南方地區(qū)持續(xù)高溫,北方地區(qū)夏熱冬寒,且公路的交通量逐年增加、軸載加大、交通渠化管理實施以及行車速度不斷提高,對路面的使用功能也提出了越來越高的要求,使瀝青路面經(jīng)受了嚴峻的考驗。如何使路面既有足夠的耐久性又避免水損壞和早期損壞,已經(jīng)引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注,本文就TLA混合瀝青在路面改造中應(yīng)用中的一些問題進行研究。
　　關(guān)鍵詞：混合瀝青特性溫度控制
　　1 前言
　　城市道路具有交通量大、車輛軸載重、荷載作用時間間歇短，早晚高峰時段與其他時段交通變化大等交通特點，特別是主干道交叉口交通最為密集。特別是我國南方地區(qū)夏天溫度高、降雨量大，因此對瀝青路面要求普遍較高。為更好地解決瀝青路面高溫推移、低溫開裂以及雨天打滑等問題，同時有效延長瀝青路面的使用壽命，保證道路改造整體效果，必須采用改性瀝青來提高瀝青結(jié)合料的抗流變性能、改善瀝青與集料的粘附性、延長瀝青結(jié)合料的耐久性。
　　近年來我國采用的改性瀝青多為聚合物改性瀝青，主要有SBS、SBR、EVA、PE等，各種纖維的使用也是越來越多，對改善瀝青路面的使用性能起到了很好的作用。但是，高分子聚合物改性瀝青在建設(shè)成本、耐老化性能上有一定的局限性，在瀝青路面再生過程中也存在一定難度。這些問題都將對改性瀝青的發(fā)展存在著不利影響。
　　如今天然湖瀝青正在國內(nèi)越來越多地被采用，與橡膠和聚合物改性瀝青相比，它具有得天獨厚的優(yōu)越性。通過在人民西路改造中的使用，使得對天然湖瀝青的性能和應(yīng)用有了更深的體會。
　　2 TLA混合瀝青及瀝青混合料特性
　　2.1TLA混合瀝青特點
　　天然瀝青是石油在天然特殊條件下被氧化、聚合成不同程度的產(chǎn)物。其中特立尼達湖瀝青（簡稱TLA）是世界上最著名的天然湖瀝青。湖瀝青是一種天然形成的物質(zhì)，其物理和化學(xué)特性與石油瀝青完全一致，它的基本性質(zhì)取決于它的聚合程度和純凈度，以及軟化點的高低和灰分含量的多少，一般情況下，軟化點越高，其聚合程度越高，但只有含量相同的天然瀝青才能用軟化點的高低比較其性能之優(yōu)劣，因為灰分的多少直接影響軟化點的高低。灰分在天然瀝青中的存在能起到提高瀝青軟化點、耐磨性、增加瀝青膜厚度、增大路面摩擦系數(shù)的作用，但過高的灰分會影響瀝青的延性。因此，具有合適的灰分比例及相對較高的軟化點的天然湖瀝青具有更優(yōu)良的性能。我國對TLA的性能要求為下表：
　　特立尼達湖瀝青質(zhì)量技術(shù)要求（表1）
　　檢驗項目 單位 技術(shù)要求 試驗方法
　　針入度25℃ 0.1mm 0～5 T0604
　　軟化點TR&B，不小于 ℃ 90 T0606
　　灰分 % 33～38 T0614
　　25℃密度 g/cm3 1.3～1.5 T0603
　　TFOT后殘留針入度比，不小于 % 50 T0604
　　特立尼達湖改性瀝青質(zhì)量技術(shù)要求（表2）
　　指標 單位 針入度等級 試驗方法
　　  TMA-30 TMA-50 TMA-70 TMA-90 
　　針入度25℃,100g,5s 0.1mm 20～40 40～60 60～80 80～100 T0604
　　粘度135℃,不大于 Pa.s 4.0 3.8 2.7 2.1 T0625
　　T0619
　　閃點,不小于 ℃ 240 T0611
　　溶解度（三氯乙烯） % 77～90 T0607
　　灰分 % 7.5～19.5 T0614
　　TFOT后殘留物針入度比25℃,不小于 % 58 55 52 47 T0610
　　T0604
　　TLA混合瀝青的特性可以歸納為以下幾點：
　�。�1）TLA與普通石油瀝青的混融性很好；
　�。�2）溫度穩(wěn)定性好；
　�。�3）抗老化性能好；
　　（4）粘附性強，抗水害性能好；
　�。�5）提高對燃油、微生物等侵蝕的抵抗能力。
　　TLA瀝青作為一種瀝青改性劑，按不同的比例摻加到石油瀝青中，混合后的瀝青在使用性能方面得到了很大的改善。常用瀝青砼中TLA摻量為25%~50%，橋面鋪裝使用時摻量為50%~70%。人民西路改造為在既有水泥砼路面上加鋪瀝青面層，其中瀝青上面層為AC-13C細粒式改性瀝青砼路面厚4.5cm，中面層為AC-20C中粒式改性瀝青砼厚5.5cm，下設(shè)，AC-20C或ATB-25瀝青砼調(diào)平層。設(shè)計當(dāng)中湖瀝青改性瀝青采用TLA與A級70號石油瀝青混拌瀝青，其檢驗指標如下：
　　湖瀝青的技術(shù)性能指標試驗結(jié)果（表3）
　　技術(shù)指標 試驗結(jié)果 技術(shù)要求 試驗方法
　　針入度（25℃，100g，5s）（0.1mm） 2．7 0~5 T0604-2000
　　軟化點TR&B(環(huán)與球法)（℃） 99.6 ≥90 T0606-2000
　　灰分（%） 35.9 33~38 T0614-1993
　　密度（15℃）（g/cm3） 1.377 1.3~1.5 T0604-2000
　　旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗后殘留針入度比（%） 74.0 ≥50 T0604-2000
　　埃索A級70號石油瀝青技術(shù)性能指標試驗結(jié)果（表4）
　　試驗項目 試驗結(jié)果 A-70技術(shù)要求 試驗方法
　　針入度（25℃，100g，5s）（0.1mm） 70.2 60~80 T0604-2000
　　針入度指數(shù)PI -1.79 -1.5~+1.0 T0604-2000
　　延度 (10℃，5cm/min)(cm) 113.4 ≥15 T0605-1993
　　 (15℃，5cm/min)(cm) >150 ≥100 T0605-1993
　　軟化點TR&B(環(huán)與球法)（℃） 47.8 ≥47 T0606-2000
　　密度（15℃）（g/cm3） 1.0400 實驗值 T0603-1993
　　RTFOT殘留物（163℃，75min） 加熱損失（%） -0.100 -0.8~+0.8 T0610-1993
　　 針入度比25℃（%） 62.2 ≥61 T0604-2000
　　 殘留延度（10℃）（cm） 98.7 ≥6 T0605-2000
　　為確定合適的TLA摻量，對不同摻量的TLA混合瀝青進行試驗，其結(jié)果見表5。
　　TLA改性瀝青的技術(shù)性質(zhì)（表5）
　　試驗項目 單位 湖瀝青摻量(%)
　　  0 20 40 45 50 70 100
　　針
　　入
　　度 15℃ 0.1mm 19.2 13.2 7.8 7.2 6.5 4.2 1.1
　　 25℃  64.0 45.8 27.8 22.8 20.0 10.8 2.7
　　 30℃  120.7 88.8 49.2 43.3 34.7 17.0 4.3
　　相關(guān)系數(shù)  1.000 1.000 0.999 0.999 1.000 0.999 1.000
　　針入度指數(shù)PI  -1.79 -1.92 -1.84 -1.64 -1.24 -0.13 0.08
　　T800 ℃ 45.6 47.7 52.5 54.6 58.1 70.9 87.5
　　T1.2 ℃ -7.6 -4.3 -0.3 0.1 -0.1 1.7 16.0
　　軟化點 ℃ 48.5 51.3 56.0 58.2 60.4 67.0 99.6
　　延度（25℃） cm ≥150 121.8 70.1 64.2 51.0 12.2 1.1
　　灰分 % - - 11.9 - - - 35.4
　　粘度（135℃） Pa.s 0.40 0.58 0.95 - 1.22 -3.42 40.82
　　相對密度（25℃） g/cm3 1.030 - 1.133 - - - 1.381
　　薄
　　膜
　　烘箱試驗 質(zhì)量損失 1.000 0.01 -0.25 -0.49 -0.66 -0.68 -0.73 -1.12
　　 針入度25℃ 0.1mm 59.3 40.3 22.3 16.7 12.5 7.7 2.0
　　 針入度比 % 92.7 0.88 80.2 73.2 62.5 70.8 75.0
　　 軟化點增值 ℃ 0.8 1.1 3.6 2.5 4.4 3.2 4.1
　　 延度比 % 97.9 9.45 89.3 85.0 47.9 69.5 78.8
　　從中數(shù)據(jù)可得出以下結(jié)論：隨著TLA摻量的增加，軟化點上升，針入度指數(shù)PI值增加，針入度下降。表明瀝青的高溫穩(wěn)定性和感溫性得到了改善。但是隨著TLA摻量的增加，延度下降，老化后的質(zhì)量損失增大，針入度比下降，并不說明瀝青的低溫抗裂性和抗老化性能下降了，主要因為TLA中含火山灰活性礦物質(zhì)細粉和揮發(fā)性物質(zhì)，影響實驗結(jié)果。因此，對TLA改性瀝青的性能應(yīng)該主要通過混合料的路用性能進行評價。
　　2.2TLA混合瀝青混合料性能
　　為進一步確定TLA瀝青混合料的性能，采用珠海洪灣的花崗巖、佛山南海小塘的玄武巖和三水六和的石灰?guī)r作為集料，選擇33%、35%、40%的TLA摻量，對AC-13C及AC-20C的TLA混合瀝青混合料進行相關(guān)實驗，結(jié)果如下：
　　TLA混合瀝青混合料試驗結(jié)果匯總表（表6）
　　設(shè)計參數(shù)
　　檢驗指標 TLA=33% TLA=35% TLA=40% TLA=35% TLA=40%
　　 AC-20C AC-20C AC-20C AC-13C AC-13C
　　集料類型 花崗巖 花崗巖 花崗巖 玄武巖、石灰?guī)r 花崗巖
　　抗剝落措施 3%水泥 2%水泥 2%消石灰 1.5%水泥 2%消石灰
　　油石比（%） 4.8 4.8 5.1 5.9 5.9
　　設(shè)計空隙率（%） 4.0 4.3 4.3 4.2 4.3
　　馬歇爾穩(wěn)定度（KN） 12.8 15.4 15.3 15.3 17.0
　　流值（0.1mm） 27.7 26.9 28.8 34.8 32.3
　　馬氏殘留穩(wěn)定度（%） 93.9 91.7 94.9 87.9 93.9
　　凍融劈裂強度比TSR（%） 91.7 95.5 84.4 83.8 87.0
　　動穩(wěn)定度（次/mm） 2930 14984 4130 5754 4328
　　滲水系數(shù)（mI/min） 104.3 82.1 71.4  43.6
　　構(gòu)造深度（mm） - - -  0.75
　　肯塔堡浸水飛散損失（%） - 4.8 -  -
　　備注  摻0.3%車轍王  摻0.3%聚丙烯纖維穩(wěn)定劑 
　　從上表可以看出，當(dāng)TLA摻量大于33%后，TLA混合瀝青混合料的路用性能能滿足要求。但22%摻量的TLA混合瀝青混合料的動穩(wěn)定度在規(guī)范要求的邊界上，一般廣東地區(qū)要求的瀝青混合料的動穩(wěn)定度要大于3000次/mm�？紤]到主干道交通特性、工程成本、施工控制等因素，確定湖瀝青改性瀝青采用TLA與A級70號石油瀝青混拌瀝青，其混合比例35:65，同時為進一步提高道路的高溫抗車轍性能及抗?jié)B水性，分別在中面層中添加0.3%的抗車轍劑、在表面層中添加0.3%的纖維穩(wěn)定劑，以有效延長道路的路用性能和使用壽命。
　　3 TLA改性瀝青混合料溫度控制
　　TLA混合瀝青混合料質(zhì)量的控制較一般改性瀝青混合料的要求更高。除前期做好設(shè)計工作以及施工配合比的檢驗外，施工質(zhì)量的相關(guān)保證措施仍然是瀝青路面實施質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，此外亦要做好攤鋪后各項路用性能的檢驗和現(xiàn)場檢測。
　　與普通改性瀝青混合料相比TLA混合瀝青混合料具有粘度更大，溫度要求更高的特點，特別需要注意在拌和、運輸、攤鋪和碾壓等施工程序上的緊密銜接和相應(yīng)的保障措施。其中的重中之重乃是溫度的控制。
　　熱拌瀝青混合料的施工溫度(℃)（表7）
　　瀝青種類 70號A級石油瀝青 A-70技術(shù)要求 試驗方法
　　瀝青加熱溫度 155~165 170~180 瀝青加熱罐
　　礦料溫度 比瀝青加熱溫度高10~15（填料不加熱） 190~200 加熱提升斗
　　混合料出廠溫度 155~165，不得超過180 175~185，不得超過195 運料車
　　混合料貯存溫度 貯料過程中溫度降低不超過10 貯料過程中溫度降低不超過10 貯存罐
　　運輸?shù)浆F(xiàn)場溫度 不低于150 不低于165 運料車
　　攤鋪溫度 145~165 160~170 攤鋪機
　　初碾溫度（內(nèi)部） 145~150 155~165 攤鋪層內(nèi)部
　　復(fù)碾溫度（表面） 不得低于130 不得低于140 碾壓層內(nèi)部
　　終碾溫度（表面） 鋼輪壓路機 不低于100 不低于120 碾壓層內(nèi)部
　　 輪胎壓路機 不低于90 不低于100 碾壓層內(nèi)部
　　開放交通溫度（表面） 路面冷卻后，溫底低于50 
　　瀝青混合料的最低攤鋪溫度（表8）
　　鋪筑時的路表溫度
　�。ā妫� 相應(yīng)于下列不同攤鋪層厚度的最低攤鋪溫度（℃）
　　 普通瀝青混合料 GLA混合瀝青混合料
　　 <50mm 50~80mm >80mm <50mm 50~80mm >80mm
　　<5 不允許 不允許 140 不允許 不允許 不允許
　　5~10 不允許 140 135 不允許 不允許 不允許
　　10~15 145 138 132 不允許 155 150
　　15~20 140 135 130 155 150 145
　　20~25 138 132 128 153 147 143
　　25~30 132 130 126 147 145 141
　　>30 130 125 124 145 140 139
　　4 TLA改性瀝青使用效果綜合評價
　　4.1技術(shù)可靠性
　　通過一系列室內(nèi)實驗及實體工程的使用，證明TLA混合瀝青具有優(yōu)良的技術(shù)性能，他主要表現(xiàn)在瀝青路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性及耐熱老化性等方面。TLA該性瀝青還有一個聚合物不可比擬的突出優(yōu)點，由于其本身就是瀝青，路面老化后他仍然保持瀝青的性質(zhì)，這就為路面達到使用壽命后的再生利用提供了很大的可能，而目前聚合物改性瀝青老化后的再生利用仍無法明確其不利影響。
　　4.2經(jīng)濟比較性
　　目前TLA混合瀝青在國內(nèi)的價格仍然比SBS等改性瀝青的稍貴，但由于使用TLA改性瀝青不需要專門的研磨加工設(shè)備，同時在大批量使用后考慮到其優(yōu)良的性能，以及今后再生利用等方面的優(yōu)勢，隨著國內(nèi)市場的不斷發(fā)展，在經(jīng)濟性上更將具有可比性。
　　4.3施工適應(yīng)性
　　使用TLA混合瀝青不需專門的研磨加工設(shè)備，只要使用帶攪拌裝置的瀝青摻配罐便可以完成改性瀝青的生產(chǎn)。TLA混合瀝青停止攪拌后也會產(chǎn)生沉淀，但在繼續(xù)加熱后又會恢復(fù)均勻狀態(tài)，并不影響使用質(zhì)量。而聚合物改性瀝青一旦產(chǎn)生沉淀就會形成凝聚，使得改性作用失效。因此，TLA改性瀝青配置完成后可不受存儲時間制約可以多次加熱，大大方便了施工，減少施工管理難度。同時TLA混合瀝青具有較強的粘結(jié)力，對玄武巖和花崗巖等基、酸性石料的粘附性可達Ⅳ級，在不使用抗剝落劑的條件下混合料即可滿足水穩(wěn)定性的要求，即節(jié)省了成本又減少了施工工藝的復(fù)雜性。
　　5 結(jié)束語
　　TLA混合瀝青在國內(nèi)的推廣和研究正快速的發(fā)展，在我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）當(dāng)中雖然有提及，但仍未對其應(yīng)用及使用性能進行詳細的表述和要求，隨著更多工程的應(yīng)用和推廣，TLA混合瀝青在國內(nèi)的發(fā)展將具更大的前景。
　　參考文獻
　　1、公路瀝青路面設(shè)計及施工規(guī)范（JTJ014-97、032-94）
　　2、公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ036-98）
　　3、瀝青路面施工及驗收規(guī)范（GBJ92-96）
　　4、公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程(JTJ052--2000)
　　5、公路工程集料實驗規(guī)程（JTGE42-2005）

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