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布敦岩沥青无机粉粒微观特征及改性机理

西南交通大学学报 2019年第3期54卷 556-564页

作者：吴怀睿叶奋徐骁龙同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830047 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125

为了研究布敦岩沥青(Buton rock asphalt,BRA)中天然无机粉粒在沥青混合料改性过程中的作用,对布敦岩沥青中天然无机粉粒的特性和改性效果进行了分析.利用 X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron micros... 详细信息

为了研究布敦岩沥青(Buton rock asphalt,BRA)中天然无机粉粒在沥青混合料改性过程中的作用,对布敦岩沥青中天然无机粉粒的特性和改性效果进行了分析.利用 X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)测定了无机粉粒的 X 射线衍射谱和微观图像;通过 K 值法和灰度图像处理,分析了布敦岩沥青中的天然无机粉粒的矿物组分、微观特征及其形成机制;采用动态剪切流变试验和混合料性能试验,测定了天然粉粒对胶浆和混合料性能的影响.结果表明:布敦岩沥青中天然无机粉粒含有约 85%的碳酸岩,主要由古海洋生物残骸形成;其余约 15%成分为石英、云母和石膏,比例约为 7∶6∶1,颗粒表面覆盖的层状和片状晶体构成的微观粗糙构造的面积可达 80%以上;原始微观形貌特征和有机胶结料对粉粒微观构造的填充状态是影响天然粉粒改性效果的主要因素,以天然无机粉粒取代机制矿粉使沥青胶浆车辙因子最多提高0.524 kPa,动稳定度提高 18.8%,冻融劈裂强度提高 5.1%,冻融劈裂强度比提高至 83.5%以上;复合改性时,天然无机粉粒能够作为助剂改善沥青质改性胶结料和沥青混合料的性能.当采用天然沥青质改性时,无机粉粒使沥青胶浆车辙因子提高 0.674~0.910 kPa,动稳定度提高 21.1%~25.6%,冻融劈裂强度提高 3.5%~5.6%,冻融劈裂强度比由 85%提高至 90%以上.

关键词：布敦岩沥青天然无机粉粒矿物组成微观结构改性机理

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布敦岩沥青混合料低温性能的改善措施研究

布敦岩沥青混合料低温性能的改善措施研究

作者：郑益武汉工程大学

学位级别：硕士

随着国家道路工程的蓬勃发展,沥青的需求量大幅度增加,对其性能的要求也逐渐提高。布敦岩沥青(BRA)是一种自印度尼西亚开采生产的天然沥青,储量丰富且价格低廉,具有良好的高温性能、抗疲劳性能等,但是其低温性能相对较差。本文首先对BR... 详细信息

随着国家道路工程的蓬勃发展,沥青的需求量大幅度增加,对其性能的要求也逐渐提高。布敦岩沥青(BRA)是一种自印度尼西亚开采生产的天然沥青,储量丰富且价格低廉,具有良好的高温性能、抗疲劳性能等,但是其低温性能相对较差。本文首先对BRA改性沥青的低温性能进行分析,其次对其混合料的低温性能展开研究,在此基础上提出改善BRA沥青混合料低温性能的方法,以解决BRA低温性能不佳的问题,进一步提高BRA在道路工程中应用。本文将BRA中的灰分加入基质沥青中,制备BRA灰分沥青胶浆。采用三大指标、黏度、DSR低温扫描和四组分试验,对不同掺量、不同目数的BRA改性沥青与BRA灰分沥青胶浆的基本性能进行研究;通过劈裂试验、半圆弯曲试验(SCB)与低温弯曲小梁试验,研究BRA沥青混合料低温性能;通过添加SBR橡胶粉、玄武岩纤维的方式,对BRA沥青混合料的低温性能进行改善。主要研究结论如下:(1)布敦岩沥青与其灰分均可提升沥青的高温性能,表现为软化点升高、黏度增大、针入度减小;布敦岩沥青与其灰分均会削弱沥青的低温性能,表现为延度、针入度减小、开裂因子增大;掺入的布敦岩沥青与灰分目数越大其沥青高、低温性能越好,布敦岩沥青的作用效果均比灰分更显著。(2)BRA与灰分掺入后,沥青中饱和分、芳香分和胶质组分占比有所下降,沥青质显著增加。掺量为40%的2500目BRA改性沥青沥青质含量分别为掺量为40%的200目BRA改性沥青、掺量为28%的2500目BRA灰分沥青胶浆与基质沥青的1.18、1.18倍和1.40倍;掺量为40%的200目BRA改性沥青沥青质含量分别为掺量为28%的200目BRA灰分沥青胶浆与基质沥青的1.05倍、1.19倍。因此,可知BRA的目数越大、掺量越大,沥青的高温性能越好,沥青质与灰分均会损害沥青低温性能。(3)BRA目数越小,沥青混合料低温性能越差。通过劈裂试验、半圆弯曲试验与低温弯曲小梁试验,得出混合料的低温性能排序结果均依次为:基质沥青混合料>2500目BRA沥青混合料>1500目BRA沥青混合料>1100目BRA沥青混合料>950目BRA沥青混合料>200目BRA沥青混合料。证实BRA目数对其改性沥青与对其沥青混合料低温性能影响规律一致。(4)选用半圆弯曲试验,评价四种掺量、不同掺加方法下,SBR橡胶粉与玄武岩纤维对BRA沥青混合料低温性能的改善效果。结果表明:玄武岩纤维掺量4%时,其沥青混合料的断裂能与断裂韧度最大,分别是950目BRA沥青混合料断裂能与断裂韧度的1.82倍、1.25倍,低温性能改善效果最好。

关键词：布敦岩沥青沥青混合料灰分目数低温改善

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布敦岩沥青改性沥青混合料耐久性研究

布敦岩沥青改性沥青混合料耐久性研究

作者：周瑜桐武汉工程大学

学位级别：硕士

布敦岩沥青(BRA)是一种天然岩沥青,常作为改性剂用于制备BRA改性沥青。BRA改性沥青混合料以其良好的高温性能和经济性受到很多道路工作者的关注。然而,目前相关的研究主要关注BRA改性沥青混合料的高温稳定性能,对BRA改性沥青混合料的疲... 详细信息

布敦岩沥青(BRA)是一种天然岩沥青,常作为改性剂用于制备BRA改性沥青。BRA改性沥青混合料以其良好的高温性能和经济性受到很多道路工作者的关注。然而,目前相关的研究主要关注BRA改性沥青混合料的高温稳定性能,对BRA改性沥青混合料的疲劳、老化及水稳定等方面的耐久性研究内容涉及较少。因此,本文以探索BRA改性沥青混合料的耐久性变化规律为主要目的,围绕BRA改性沥青混合料的疲劳、老化及水稳定耐久性等三个方面开展系统性研究。在此基础上,针对BRA改性沥青混合料水稳定耐久性差的问题,提出一种复合改性方法以提升BRA改性沥青混合料水稳定,并验证该复合改性方法对其路用性能的影响。首先,本文对试验所用原材料进行表征,设计并制备了AC-20C型BRA改性沥青混合料。同时,制备具有相同级配及油石比的SBS改性沥青混合料及基质沥青混合料,对比分析马歇尔稳定度、半圆弯拉断裂强度、动稳定度及冻融劈裂强度比等路用性能。然后,采用半圆弯拉疲劳试验、短期-长期老化试验、冻融循环劈裂试验分别对沥青混合料的疲劳、老化及水稳定性进行试验,根据试验结果对BRA改性沥青混合料的耐久性进行评价与分析。在此研究基础上,针对BRA改性沥青混合料的水稳定性不足,通过室内试验综合对比分析了三种纤维(陶瓷纤维、玄武岩纤维及聚酯纤维)外掺BRA改性沥青混合料,以此确定最优纤维及其用量。最后,针对消石灰等体积替代矿粉+陶瓷纤维外掺的最佳复合改性方法对BRA改性沥青混合料的路用性能进行验证,确保BRA改性沥青混合料水稳定性的有效提升。研究结果表明,(1)BRA改性沥青混合料的马歇尔稳定度、半圆弯拉断裂强度及动稳定度均优于基质沥青混合料;(2)BRA改性沥青混合料的疲劳性能优于基质沥青混合料的,其对疲劳应力水平的敏感度显著低于其它沥青混合料;(3)BRA改性沥青混合料在老化后的残余疲劳寿命显著优于基质沥青混合料,其残余疲劳寿命对应力水平变化的敏感性与老化时间呈正相关性;(4)随着冻融循环次数的增加,BRA改性沥青混合料的冻融循环劈裂强度比低于基质沥青混合料,水稳定性不足;(5)针对BRA改性沥青混合料水稳定耐久性差的问题,以50%消石灰等体积替代矿粉和外掺0.2%陶瓷纤维的方式,能有效提升BRA改性沥青混合料的水稳定耐久性,且其马歇尔稳定度、流值和动稳定度均达到规范要求。

关键词：布敦岩沥青沥青混合料疲劳老化水稳定耐久性

布敦岩沥青厂拌热再生沥青混合料路用性能研究

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布敦岩沥青厂拌热再生沥青混合料路用性能研究

作者：程跟成重庆交通大学

学位级别：硕士

当前,我国公路建设已经从“建设为主”转入“建养并重、以养为主”阶段,路面养护翻修期间产生了大量的RAP,厂拌热再生技术因具有适用性广、计量精确、操作灵活、施工质量有保证等优点,是目前应用最广泛、最为实用的RAP再生技术。同时,由... 详细信息

当前,我国公路建设已经从“建设为主”转入“建养并重、以养为主”阶段,路面养护翻修期间产生了大量的RAP,厂拌热再生技术因具有适用性广、计量精确、操作灵活、施工质量有保证等优点,是目前应用最广泛、最为实用的RAP再生技术。同时,由于RAP回收管理体系不完善引起RAP变异性较大,导致高RAP掺量热再生混合料的抗水损性能、抗疲劳耐久性、低温抗裂性衰减严重,限制了高RAP掺量热再生混合料在我国南方湿热地区的推广应用。基于BRA优良的耐高温、抗剥落、耐老化性能,本研究拟将BRA应用于普通热再生混合料中,在强化再生料高温稳定性的同时改善其水稳定性,提高再生路面耐久性,为高温多雨地区的沥青路面养护技术提供借鉴参考。相关研究工作和结论如下所述:（1）通过对一次整体铣刨RAP和分层铣刨RAP的沥青含量、矿料级配、沥青性能进行变异性分析,得出一次铣刨RAP在这三方面的变异系数均大于分层铣刨RAP,并且上面层RAP的变异系数大于中下面层RAP。说明分层铣刨能减小RAP的结团程度和级配的变异性,从而提高RAP的利用率。（2）研究了配合比所用的三档RAP的性质,得出分档粒径越细的RAP含水率越高、沥青含量越高;依据再生剂对中面层旧沥青的软化调和效果确定再生剂最佳掺量为4%;三档RAP的干筛级配与抽提级配差异性较大,RAP中普遍存在颗粒结团现象。对不同BRA掺量下制备的BRA改性沥青进行常规性能试验,得出BRA可以增强沥青的高温性能和耐老化性能,但会降低沥青的低温延展性。（3）采用马歇尔设计法对30%、40%、50%RAP掺量下的普通热再生混合料和BRA热再生混合料进行配合比设计,确定各自的最佳新沥青用量。对比分析两种情况下热再生混合料的路用性能,得出BRA热再生混合料的高温抗剪切变形能力、抗水损性能明显优于普通热再生混合料,已经达到我国湿热地区对改性沥青混合料的严苛要求,低温抗裂性两种情况下相差不大均满足冬温区技术要求,BRA热再生混合料具有更好的耐老化性能和抗疲劳性能。（4）基于本研究成果对BRA厂拌热再生沥青混合料进行了生产配合比设计和试验段铺筑,验证了BRA厂拌热再生混合料路用性能优异,适用于我国南方高温、多雨地区路面养护工程。

关键词：布敦岩沥青厂拌热再生 RAP 沥青混合料路用性能

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布敦岩沥青与粗集料黏附性能评价方法

建筑材料学报 2019年第4期22卷 666-672页

作者：刘黎萍卢青兵余颖高经纬同济大学道路与交通工程教育部重点实验室

为评价布敦岩沥青(BRA)与粗集料的黏附性能,根据粒径差异提出干拌称重法,给出定量评价指标——黏附系数δ,分析了粗集料岩性种类和布敦岩沥青预热温度对2种材料黏附性能的影响.借助表面能理论,通过分析不同粗集料岩沥青体系的黏附功Wa,... 详细信息

为评价布敦岩沥青(BRA)与粗集料的黏附性能,根据粒径差异提出干拌称重法,给出定量评价指标——黏附系数δ,分析了粗集料岩性种类和布敦岩沥青预热温度对2种材料黏附性能的影响.借助表面能理论,通过分析不同粗集料岩沥青体系的黏附功Wa,验证了采用干拌称重法评价布敦岩沥青与粗集料黏附性能的有效性.结果表明:粗集料岩性种类和布敦岩沥青预热温度均对2种材料黏附性能有显著影响,推荐布敦岩沥青预热温度为90~96℃.

关键词：布敦岩沥青粗集料黏附性能黏附系数表面能黏附功

布敦岩沥青湿法工艺掺量对改性沥青混合料性能的影响

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湖南大学学报（自然科学版） 2018年第11期45卷 94-101页

作者：曾梦澜陈伟朱艳贵梁衡国湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

为研究采用湿法工艺布敦岩沥青掺量对改性沥青混合料使用性能的影响,采用70号A级道路石油沥青作为基质沥青,制备了最大掺量为基质沥青40%的布敦岩沥青改性沥青.进而采用石灰岩集料,对不同掺量改性沥青进行了AC-20C的沥青混合料马歇尔配... 详细信息

为研究采用湿法工艺布敦岩沥青掺量对改性沥青混合料使用性能的影响,采用70号A级道路石油沥青作为基质沥青,制备了最大掺量为基质沥青40%的布敦岩沥青改性沥青.进而采用石灰岩集料,对不同掺量改性沥青进行了AC-20C的沥青混合料马歇尔配合比设计.通过实验室试验,确定了不同掺量布敦岩沥青改性沥青混合料的车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度与冻融劈裂试验残留强度比、弯曲试验破坏应变、渗水系数,还有20℃、15℃抗压回弹模量、15℃劈裂抗拉强度.试验结果与结果分析表明,随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性、刚度和强度均不同程度逐渐得到提高.随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值,然后略有回落.对于路用沥青混合料,推荐的布敦岩沥青掺量上限为基质沥青的30%.

关键词：沥青混合料改性沥青布敦岩沥青湿法工艺使用性能

布敦岩沥青改性沥青流变性能及储存稳定性研究

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布敦岩沥青改性沥青流变性能及储存稳定性研究

作者：苏悦武汉工程大学

学位级别：硕士

布敦岩沥青(Buton Rock Asphalt,BRA)是一种原产自印度尼西亚布敦岛的天然岩沥青,常用于制备BRA改性沥青。该改性沥青具有耐久性良好、抗老化性能强及造价低廉等优点,故有较好的应用前景。然而,由于现有市场的BRA粒径较大(75.29μm～150... 详细信息

布敦岩沥青(Buton Rock Asphalt,BRA)是一种原产自印度尼西亚布敦岛的天然岩沥青,常用于制备BRA改性沥青。该改性沥青具有耐久性良好、抗老化性能强及造价低廉等优点,故有较好的应用前景。然而,由于现有市场的BRA粒径较大(75.29μm～150.55μm),其改性沥青储存稳定性较差,导致BRA改性沥青始终无法在实际工程中大规模应用。本文的主要目的,一方面,是探究BRA的粒径大小和掺量对其改性沥青物理性能、流变性能及储存稳定性的影响;另一方面,针对现场改性需要增添专用设备和工厂改性后容易离析的问题,对比分析适用于BRA改性沥青的储存稳定性评价方法,并推荐合适的粒径范围和掺量区间,保证性能的同时储存稳定性也较好,从而为BRA改性沥青的进一步推广应用提供科学依据。本文首先对所用原材料的微观和物理性能进行试验,并以AH-70基质沥青为基础,制备不同粒径及掺量的BRA改性沥青;其次,通过三大指标、黏度试验、温度扫描试验和频率扫描试验,探究BRA的粒径和掺量对BRA改性沥青物理性能和流变性能的影响规律;然后,通过比较离析软化点差和基于黏度差的储存稳定性指数I(Storage Stability Index)的适用性,优选出适用于BRA改性沥青储存稳定性的评价方法;最后,通过对BRA改性沥青在静态储存和实际运输过程中的储存状态进行模拟和试验,探究BRA的粒径、BRA的掺量、储存温度及储存时间对BRA改性沥青储存稳定性的影响规律,并推荐合适的粒径范围和掺量区间,保证性能的同时储存稳定性也较好。本文主要结论如下:(1)BRA改性沥青的软化点与黏度均随BRA掺量的增加而增大。当BRA掺量越大且粒径越小时,对沥青高温性能提升作用越明显。另外,BRA改性沥青的针入度随着BRA掺量的增加而逐渐减小。BRA掺量和粒径的增加对BRA改性沥青的低温延展性有负面影响。通过回归分析可知,BRA的掺量对其物理性能的影响程度大于粒径的影响程度。(2)BRA的掺入会降低沥青对温度变化的敏感性。当BRA的掺量越大且粒径越小时,对沥青温度敏感性改善效果越明显。(3)BRA的掺入会提高沥青的变形恢复能力。随着BRA掺量的增加及粒径的减小,其改性沥青的变形恢复能力越强。(4)现有的离析软化点差作为评价指标时,不能有效地反映BRA的粒径对其改性沥青储存稳定性的影响规律。基于黏度差的储存稳定性指数I在评价BRA掺量和粒径对离析程度的影响具有更大的适用性。(5)可通过减小粒径、减少掺量、缩短储存时间和控制储存温度为155℃的方式改善BRA-5(75.29μm～150.55μm)改性沥青的储存稳定性;推荐BRA-2(1.84μm～23.87μm)作为工厂适合储存且能保证性能的粒径范围,20%～30%作为BRA-2改性沥青静态储存的适宜掺量范围,30%作为运输储存的适宜掺量;建立了BRA比表面积与I间的幂函数关系,可以初步预估不同粒径BRA改性沥青的静态储存的离析程度。

关键词：布敦岩沥青 BRA改性沥青物理性能流变性能储存稳定性

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布敦岩沥青混合料路用性能的试验研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2012年第2期40卷 87-91页

作者：黄文通徐国元华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

为评价布敦岩沥青对基质沥青混合料的改性效果,采用A-70沥青作为基质沥青,对不同掺量布敦岩沥青混合料的路用性能进行了试验研究.结果表明:布敦岩沥青混合料的马歇尔稳定度、劈裂抗拉强度和水稳定性明显优于基质沥青混合料和SBS改性沥... 详细信息

为评价布敦岩沥青对基质沥青混合料的改性效果,采用A-70沥青作为基质沥青,对不同掺量布敦岩沥青混合料的路用性能进行了试验研究.结果表明:布敦岩沥青混合料的马歇尔稳定度、劈裂抗拉强度和水稳定性明显优于基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料;其动稳定度远远高于基质沥青混合料,接近于SBS改性沥青混合料;布敦岩沥青能有效改善混合料的低温性能,但当布敦岩沥青掺量从20%增加到25%时,混合料的低温性能有所降低,因此工程应用中的布敦岩沥青掺量不宜超过25%.

关键词：布敦岩沥青沥青混合料路用性能改性机理高温稳定性水稳定性低温性能

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布敦岩沥青技术要求及试验方法探讨

城市道桥与防洪 2022年第2期 214-217,M0019页

作者：吴忠青上海公路桥梁(集团)有限公司上海市200433

首先,简要概述了印尼布敦岩沥青(BRA)的物理化学特性。.与道路石油沥青相比,BRA的溶解度低、矿物成分含量高。与热拌沥青混合料相比,BRA的沥青含量高、矿料粒径极小。由于BRA的特殊化学组成,沥青或沥青混合料的试验方法不能完全适用于BR... 详细信息

首先,简要概述了印尼布敦岩沥青(BRA)的物理化学特性。.与道路石油沥青相比,BRA的溶解度低、矿物成分含量高。与热拌沥青混合料相比,BRA的沥青含量高、矿料粒径极小。由于BRA的特殊化学组成,沥青或沥青混合料的试验方法不能完全适用于BRA。其次,分析了现行行业和部分省市标准中关于BRA的沥青含量、溶解度和灰分含量试验项目技术要求的合理性。灰分含量试验中,BRA在马弗炉中经900℃温度煅烧后,不仅其中的沥青被快速煅烧,矿物成分中的碳酸盐也被分解逸出二氧化碳气体,质量损失远大于实际沥青含量,不可将质量损失视为沥青含量。灰分残渣的化学成分已不同于BRA中原有矿物成分。现行标准中的灰分含量技术要求上限值应调低。

关键词：布敦岩沥青沥青含量溶解度灰分含量