活化湿法布敦岩沥青改性沥青的制备工艺及高低

0 引言

布敦岩沥青（Buton Rock Asphalt,BRA）作为天然沥青的一种，与沥青融合度高且不经过化学加工，是一种绿色、节能、环保的路面新材料，用于改性基质沥青可提高其路用性能，尤其是高温稳定性、抗水损坏和耐久性能[1-2]。

布敦岩沥青产于印度尼西亚布敦岛，由海生动物化石沉积而成，是岩沥青中的代表产品[2]。目前已有不少学者对岩沥青改性沥青的性能进行了研究。黄文通等研究了布敦岩沥青的改性机理，指出将布敦岩沥青加入基质沥青后，由于温度与小分子溶剂的共同作用，使得布敦岩沥青中相对分子质量很大的胶束破裂，而破裂的胶束上暴露出的许多活性点立刻被基质沥青中的小分子所填充、饱和，形成一种全新的组合，最终形成以布敦岩沥青大胶束分子为中心，基质沥青小分子填充、包围的新方式，从而起到改性的作用[3]。在岩沥青改性沥青的制备与应用方面，以往工程多采用“干法”工艺制备岩沥青改性沥青，即将天然岩沥青作为混合料的外掺剂使用，在混合料的拌制过程中添加。王晓燕等通过试验研究，提出“干法”制备岩沥青可明显提高沥青路面的高温抗车辙及抗水损害能力，且施工工艺简单，易于操作[4]。

但是，随着研究的进一步深入及“干法”岩沥青在实体工程中应用的反馈，“干法”存在的研磨不细、拌和不均匀、施工变异性等问题逐渐呈现出来。邹桂莲等研究发现，由于“干法”的添加方式是直接投入，岩沥青直接裹覆在矿质集料表面，会对沥青与矿质集料的界面产生较大影响。由于拌和楼搅拌时的线速度远高于室内小拌和锅的线速度，且搅拌旋转方式存在差异，这将极大影响岩沥青在集料表面的界面活性与裹覆状态，影响岩沥青功能的发挥[5]。孙辉等亦通过研究指出，由于“干法”布敦岩沥青通常无法与基质沥青充分融合，应警惕混合料发生离析[6]。

在岩沥青改性沥青的性能评价研究方面，钟科等指出，我国现行规范使用的针入度、延度和软化点指标，都是根据沥青的物理性能提出的，虽然操作简单，但是具有局限性，不适于评价改性沥青。岩沥青是天然沥青，岩沥青改性沥青具有良好的高温抗变形能力和抗温度敏感性能。沥青的流变性质直接影响沥青路面的使用性能[7]，而动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪能为建立某时段沥青的蠕变曲线和反映劲度模量提供依据。

基于以上研究，为改进岩沥青的加工工艺，使天然布敦岩沥青与基质沥青能更加充分地融合、改性，以降低施工变异性，保证改性沥青的整体性能，本文提出采用“活化”湿法制备岩沥青改性沥青，主要对制备工艺进行阐述，并通过沥青的常规性能试验与SHRP 流变性能试验评价其改性沥青的高低温使用性能及疲劳性能。

1 “活化”湿法布敦岩沥青改性沥青的制备

湿法制备岩沥青即将岩沥青天然材料经加工后作为改性剂使用，与基质沥青按一定比例通过搅拌、研磨等相融合，制成改性沥青。

本文研发的“活化”湿法布敦岩沥青改性沥青的制备工艺可以概括为以下方面。

（1）破碎筛分。利用自研发的专用破碎筛分设备将布敦岩沥青破碎、筛分至所需粒径。

根据交通运输部颁布的《沥青混合料改性添加剂第五部分：天然沥青》（JT/T 860.5—2014）[8]，将布敦岩沥青作为基质沥青的改性剂，需先将其破碎筛分至规定粒度范围；同时，由于布敦岩沥青是富含沥青的矿石，如果只采用传统的矿石鄂破+反击破+振动筛分的破碎筛分方式，会造成设备黏结，产能受限。

为满足规范要求，并解决原矿破碎筛分问题，本文研发出一种将岩沥青原料多层次破碎的设备，解决了现有设备不能完全破碎岩沥青、使其与沥青充分胶合的技术问题[9]。设备如图1所示。

图1 原矿多级循环破碎筛分控制系统示意图注：A——粒径小于3mm；B——粒径介于3～10mm之间；C——粒径大于10mm；D——粒径介于3～5mm之间；E——粒径介于5～10mm之间

如图1 所示，一～三级破碎机分别采用鄂式、锤式、反击破式破碎机，破碎规格分别为10mm,5mm,3mm；一级振动筛具有A,B,C 三档筛口，二级振动筛具有A,D,E三档筛口，三级振动筛具有A,D 两档筛口。将布敦岩沥青原矿通过给料皮带机，依次输送给一级破碎机和一级振动筛进行破碎筛分，经过多次筛分后，最终得到满足规范要求的成品料。

（2）“活化”。在高温下用专用设备活化布敦岩沥青，使沥青分子与岩沥青中的树脂和灰分连接，形成稳定的多维网络结构，可有效提高基础沥青的性能。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2021/0302/420.html