岩沥青

沥青路面的流动变形是国际上最常见的沥青路面损坏现象。据统计，在路面的维修统计中，约有80%是因为车辙引起的变形破坏。通过工程实践发现，加入岩沥青的改性沥青在高温稳定方面有较大的优势，能够很好地解决高等级沥青路面由于大交通量，超重超载等引起的路面车辙，早期病害等现象。

1、高温稳定性能(车辙试验)

2、耐久、抗疲劳开裂强度(汉堡试验)

3、防水及温度敏感度性能(冻融试验)

中国已经探明的天然岩沥青矿产资源主要分布于我国新疆，青海以及四川青川一带。

青川岩沥青矿分布在我国有着天府之国美誉的四川北部龙门山地区，初步探明的储量在300万吨以上，远景储量1000万吨，被专家誉为"中国乃至世界罕见的沥青天然矿体"，储藏量位居全国第一。

川北的天然岩沥青是以分子量高达一万的沥青质为主要组成成分，其化学构成为碳81.7%，氢7.5%，氧2.3%，氮1.95%，硫4.4%，铝1.1%，硅0.18%及其他金属0.87%。其中，碳、氢、氧、氮、硫的含量较高，几乎每个沥青质的大分子中都含有上述元素的极性官能团，使其在岩石的表面产生极强的吸附力。

1、抗车辙

试验和路用实践证明，岩沥青改性剂可以有效提高沥青路面的抗车辙能力，推迟路面车辙的产生，降低车辙深度和疲劳剪切裂纹的出现。

2、抗剥落

青川岩沥青中，氮元素以官能团形式存在，这种存在使岩沥青具有很强的浸润性和对自由氧化基的高抵抗性，特别是与集料的粘附性及抗剥离性得到明显的改善。

3、抗老化、抗高温

天然岩沥青本身的软化点达到300℃以上，加入到基质沥青后，使其具有良好的抗高温、抗老化性能。

4、耐候性

耐候性:以沥青为例，指应用于室外，经受如光照、风雨、细菌等的综合破坏，其耐受能力。

岩沥青的抗微生物侵蚀作用很强，并具有在自由表面形成致密光亮保护膜的特点。岩沥青的加入极大的改善了普通沥青的耐候性和抗紫外线能力，提高沥青路面的耐久性，减缓沥青老化速度，从而延长道路的使用寿命。

1、天然岩沥青软化点高，用其改性可以显著提高沥青路面的高温稳定性。岩沥青自身的软化点非常高，一般在160~175℃，故利用其制造的改性沥青软化点也非常高，其改性沥青混合料具有非常好的高温稳定性，能明显地提高沥青路面的抗车辙能力。

2、天然岩沥青含氮量高，提高了沥青路面的抗水损能力

天然岩沥青中，氮元素以官能团形式存在，这种形式使天然岩沥青具有很强的浸润性和对自由氧化基的高抵抗性，其他元素的官能团及侧链的存在也共同发育了上述特征。具体表现就是沥青粘度增大，抗氧化性增强，特别是集料的粘附性及抗剥离性得到明显改善。与有机胺类抗剥离剂相比，其抗水损坏能力更稳定而耐久。

3、天然岩沥青抗老化能力强，耐候性好，沥青路面更耐久

由于天然岩沥青常年与自然环境共存，性质特别稳定，天然岩沥青抗微生物侵蚀作用很强，这是因为它在形成的千百万年过程中，能被侵蚀的都已被侵蚀完了，而且天然岩沥青有在自由表面形成致密光亮保护膜的特点，这使沥青的自由表面十分光亮，形成了一个天然沥青富集保护层，保护了里面的沥青不被侵蚀。天然岩沥青的高含氮量，使改良后的沥青粘度更好，也有更好的抗氧化性。这些品质将会提高沥青路面的耐久性，减缓沥青老化速度，从而延长道路使用寿命。

4、天然岩沥青不含蜡，可以改善高含蜡沥青的品质

天然岩沥青在原油状态下并非不含蜡，只是在地壳中长期与各种条件作用，使蜡含量急剧降低，并转化成其他形式存在。当它加入到普通沥青中，会把这种特性在重组中一定程度遗传给基质沥青，进而降低石蜡在沥青中的危害。

5、天然岩沥青改性沥青制造工艺简单，施工方便

天然岩沥青是不流动的颗粒状材料，储存时不会结块，易于加工。制造岩沥青改性沥青施工工艺非常简单，不需新增设备，与改性沥青相比，通常不需要大型的改造设备，从而大大节约了施工成本。

6、由天然岩沥青改性得到的沥青性能更稳定

与SBS等人工改性沥青相比，天然岩沥青是石油基的固体，具有与沥青相近的化学结构，与沥青的相容性非常好，与路面沥青极易相容共存。混合以后，形成天然岩沥青与沥青的紧密分子，这种分子既有天然岩沥青的硬度和耐磨性，同时也保留了沥青的韧性。我国道路建设需要使用好的材料，帮助解决我国不利的气候条件与交通条件导致的水损坏和高温车辙。

7、降低沥青及混合料的温度敏感性，增加在高温环境下的稳定性和抗车辙能力，增加在低温环境下的韧性和抗裂性能 ，增加降噪性能，增强耐久性，延长使用寿命，按达到相同使用寿命计算，可减薄沥青厚度

8、降低维护保养成本，提高抗水损害能力，抵抗油料及化学品的侵蚀，增强在恶劣环境和繁重交通条件下的正常使用能力

9、 可与其他各种改性剂、外掺剂混合使用，可与聚合物改性剂同时使用，对任何硬度的基质沥青改性应付自如，只要调节不同的比例，即可达到改性目的，岩沥青具有物理性能优越，储运方便、添加工艺简便，低碳与此环保。

表1 BRA的性质

表2 从BRA中抽取沥青的技术标准

表3 用于公路路面的BRA技术标准

由表中数据可见，相对于一般沥青来说，BRA中的纯沥青所含沥青质的含量是比较高的，饱和分含量较低，说明该沥青的硬度较大，且具有良好的感温性能。

对岩沥青混合沥青进行相关项目的测试，评价沥青的感温性、高低温路用性能、耐久性。本研究进行的常规试验包括针入度试验、软化点试验、延度试验和短期老化RTFO试验。

针入度试验是沥青材料在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度。实质上针入度是测定沥青稠度的一种经验指标。由针入度结果回归计算出的针入度指数PI可以作为评价沥青材料温度敏感性的指标，而当量软化点T800、当量脆点T1.2，则是我国"八五"攻关推荐评价沥青结合料高温稳定性、低温抗裂性的关键指标，针入度仍是我国目前研究沥青结合料时的一项重要指标。

软化点试验按现行规范采用环球法测定。由于沥青材料是一种非晶质高分子材料，它由液态凝结为固态，或由固态熔化为液态时没有明确的固化点或液化点，通常采用条件的硬化点和滴落点来表示。沥青材料在硬化点至滴落点之间的温度阶段时，呈粘滞流动状态，在工程实践中为保证沥青不致由于温度升高而产生流动的状态，取滴落点与硬化点之间温度间隔的87.21%作为软化点。通常认为软化点是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是沥青条件粘度的一种量度。

沥青的延度是通过在规定的速度和温度下，拉伸标准试件的两端直到断裂的长度。它反映了沥青材料的延伸性能，通常用来评价沥青路面抵抗低温开裂的能力。在4℃或者15℃时得到的延度试验结果能够间接地反映在路面使用温度时沥青粘度和剪切敏感性的关系。虽然国内外对延度试验的意义尚有不同的看法，但普遍认为沥青的延度与路面使用性能有一定的相关性，尤其是低温延度与低温开裂性能关系密切，因此在不少国家的沥青标准中，开始增加低温延度的指标。

所谓沥青的感温性就是沥青受温度影响性质发生变化的温度敏感性。感温性不仅是沥青流变学的核心，也是沥青使用性能的核心。而表征沥青随温度变化而发生性质变化幅度的指标就是感温性指标。国际上用以表示沥青感温性能的指标有许许多多表达方式，现在普遍采用针入度指数PI、针入度粘度指数PVN及粘温指数VTS等。

最常用的描述沥青感温性的指标是针入度指数PI值。在荷兰、阿根廷、瑞典、前苏联等国已把针入度指数PI列为沥青标准指标，而且都要求道路沥青的PI在-1.0~+1. 0范围内。我国新规范《公路沥青路面施工技术规范》 ( JTG F40-2004)也增加了对沥青的感温性指标针入度指数PI的要求，并且根据不同沥青级别，其值为A级沥青:-1.5~+1.0;B级沥青:-1.8~+1.0。

针入度指数PI通常采用15℃、25℃、30℃三个不同温度的针入度P按式1gP=AT+K进行线性回归，回归直线的斜率即是感温性系数A。由A通过式(3-1)可得到针入度指数PI。数学回归时要求相关系数R不得低于0.997。

由于天然沥青常年与自然环境共存，性质特别稳定，且通常具有非常优良的路用性能。天然沥青不直接作为一种沥青使用，而是作为人工炼制沥青的改性剂少量掺配使用，形成改性沥青，使之优良的技术性能达到最大的发挥。大量研究与工程实践表明，使用天然改性沥青铺筑的沥青路面，具有高使用寿命、高稳定性、高抗水损与很强的耐微生物侵蚀的能力、很高的抗疲劳强度，显著改善和提高沥青路面性能。