基于GTM的岩沥青混合料性能研究

邱天龙

摘要：近年来，随着出行需求的逐渐增长，车流量不断增大，车辆大型化、重型化的趋势明显，因此对沥青路面不断提出更新、更高的要求。岩沥青和基于GTM的沥青混合料设计成型方法在道路工程的应用均是对沥青路面性能的极大改善，为安全、高速行车提供了可能，得到了道路研究学者的广泛关注。

关键词：GTM；岩沥青；混合料性能

1原材料与配合比设计

试验所采用的沥青为70#基质沥青、SBS（I—D）改性沥青和布敦岩沥青，集料为花岗岩。基质沥青和改性沥青技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）的要求。岩沥青满足印尼国家标准对天然沥青含量的要求。沥青混合料采用广东省成熟的GAC—20型级配。其中0～3mm、3～5mm、5～10mm和10～20mm四档石料的比例分别为：40：8：6：23，油石比为4.1%。不同沥青混合料所采用的级配、集料和油石比均相同。沥青混合料试件的成型采用GTM方法，成型过程中，旋转参数设置为垂直压力0.8MPa，机器角为0.8。（油压表），试件成型控制为极限平衡状态，试件尺寸为

10×10cm。

2试验方案

分别以70#基质沥青和SBS改性沥青为基底，对岩沥青掺量为0%、0.3%、1%、2%和3%的几种不同沥青的针入度、延度、软化点、黏附.1生及沥青混合料的水稳定性、高温稳定性开展室内试验研究。其中，岩沥青掺量是指岩沥青在沥青混合料中所占的质量百分比。掺加岩沥青的沥青制备采用“湿法”工艺，注意制备过程中的温度控制。掺加岩沥青的沥青混合料的制备采用“干法”工艺和GTM设计成型方法。

2.1掺加岩沥青的沥青制备

岩沥青中含有27%的纯天然沥青成分和73%的矿物质，将该部分矿物质当作矿料处理。首先，计算岩沥青和基质沥青/SBS改性沥青的掺配质量百分比。基质沥青/SBS改性沥青高温融化后称取固定的质量，一边搅拌一边将相应比例的岩沥青缓缓添加入其中，搅拌均匀后放回烘箱备用。

2.2掺加岩沥青的沥青混合料的制备

掺加岩沥青的沥青混合料的制备采用“干法”生产工艺，即：先将预热的目标级配集料加入试验用小拌和机中，然后按掺配比例将岩沥青加入拌和锅中拌和30s，再加入基质沥青拌和90s，然后单独加入矿粉再拌和90s，最后将拌制好的混合料进行试件的成型工作。

3试验结果分析

3.1岩沥青掺量对基质沥青和SBS改性沥

沥青性能的影响分别以70#基质沥青和SBS改性沥青为基底，掺入不同比例的岩沥青，并进行针入度、延度、软化点和黏附性试验。随着岩沥青掺量的增加，沥青的针入度和延度值均呈现逐渐减小的趋势；软化点值呈现逐渐增大的趋势。即：随着岩沥青的掺入，沥青的粘度增大、塑性降低、耐热性能增强。当基质沥青中的岩沥青掺量为3.0%时，黏附性等级达到5级；但实际试验过程中，随着岩沥青掺量的增加，沥青黏附性等级虽未快速提升，但黏附效果不断改善。SBS改性沥青中掺加不同比例岩沥青后的黏附性等级均为5级，若单纯考虑岩沥青掺加对沥青的影响，SBS改性沥青中的岩沥青掺量不必太多。

3.2岩沥青掺量对沥青混合料水稳定性的影响

沥青混凝土受到水损害，会导致坑槽、推挤变形等病害的发生，直接影响路面使用性能。在3.0%的岩沥青掺加范围内，随着岩沥青掺量的增加，基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料浸水残留稳定度均有不同程度的提高；稳定度也呈现较明显的上升趋势；掺加岩沥青的SBS改性沥青混合料的稳定度显著高于掺加岩沥青的基质沥青混合料，若单纯考虑岩沥青掺加对水稳定性的作用，SBS改性沥青中的岩沥青掺量不必太多。

3.3不同岩沥青掺量的基质/SBS改性沥青

混合料高温稳定性试验对GTM法成型的不同岩沥青掺量的基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料试件（“干法”），采用高温车辙试验（0 7MPa，60℃）进行高温稳定性试验研究。掺加岩沥青的SBS改性沥青混合料动稳定度明显高于掺加岩沥青的基质沥青混合料，其中，基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料中掺加0.3%的岩沥青对其动稳定度影响不大；但当岩沥青掺量达到1.0%及以上时，基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料的动稳定度均有明显提高；当岩沥青掺量达到3.0%时，掺加岩沥青的基质沥青混合料的动稳定度是不掺加岩沥青的基质沥青混合料的2.6倍，掺加岩沥青的SBS改性沥青混合料的动稳定度是不掺加岩沥青的SBS改性沥青混合料的1.5倍。因此，岩沥青的掺加可以显著提高沥青混合料的高温稳定性。

4路用性能

（1）2种岩沥青改性沥青混合料的动稳定度均比基质沥青混合料大幅提高，起到了改善沥青混合料高温性能的作用，但相对SBS改性沥青混合料，动稳定度较小，这是因为岩沥青改善高温性能的原因是自身含有的沥青质成分较大，提高了沥青胶结料的硬度，从而提高了混合料的动稳定度，而SBS属于高分子聚合物改性，与沥青混合，在沥青中形成更为稳定的格网，提高了沥青的软化点，从而改善了混合料的动稳定度。（2）2种岩沥青提高了沥青混合料低温弯曲应变，同时略大于SBS改性沥青混合料的低温弯曲应变，这是因为岩沥青掺入沥青混合料中，岩沥青与混合料的配伍性更好，增强了混合料的抗裂强度。（3）通过对比残留稳定度和残留强度比，2种岩沥青均改善了沥青混合料的水稳定性，其中对残留稳定度的提升较大，这还是因为岩沥青自身组成基本是沥青质与石料，通过加热后与混合料共混时，配位性较好，增强了混合料内部的粘结性。

5结论

随着岩沥青掺量的增加，基质沥青和SBS改性沥青的針入度和延度值均逐渐减小，软化点值逐渐增大，黏附性效果不断增强；岩沥青的掺加可以适当改善基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料的水稳定性，并显著提高其高温稳定性；掺加岩沥青的SBS改性沥青混合料的水稳定性和高温稳定性均明显优于掺加岩沥青的基质沥青混合料，单纯考虑岩沥青掺加对高温稳定性的作用，SBS改性沥青中的岩沥青掺量不必太多。综合考虑成本问题，推荐岩沥青在基质沥青混合料中的掺量为混合料质量的3.0%，在SBS改性沥青混合料中的掺量为混合料质量的1.0%。