基本介紹
- 中文名：岩瀝青
- 外文名：rock asphalt
- 基本釋義：瀝青類物質
- 常用基質：瀝青改性劑
- 分布地區：新疆、青海以及四川
材料簡介,種類,國內外存儲,優點,混合料性能,車轍試驗,漢堡試驗,凍融試驗,
材料簡介
岩石瀝青生成於岩石夾縫中，縫寬很窄，僅數十厘米到幾米，深可達幾百米以上。我國克拉瑪依地區及青海省西部有所開採，但用於道路改性瀝青還較少。岩瀝青屬於天然瀝青改性劑，套用 於瀝青混合料當中具有優良的路用性能，因而套用較為廣泛。天然瀝青作為瀝青改性劑的發展狀況要從它的形成說起，岩瀝青等天然瀝青是石油經過歷史上長期的、長達億萬年的沉積、變化，在熱、壓力、氧化、觸媒、細菌的綜合作用下生成的瀝青類物質。由於它常年與環境共存，性質特別穩定，但含有較多的土砂類雜質。根據生成礦床的不同，可以分為浸潤型、湧出型、縫隙填充型等，通常稱為湖瀝青、岩石瀝青、海底瀝青等等。
圖1.岩瀝青種類
北美岩瀝青
位於美國北部猶太州東部Uintah盆地的UINTAITE(美國商品名Gilsonite)北美硬瀝青，是近年來引人注目的代表性品種，它套用於道路已有10餘年，在歐美許多國家的高速公路都使用了UINTAITE改性瀝青，還大量用於需要抗車轍的重車車道、停車場、車站、彎道、坡道、橋面鋪裝，用 以替代特立尼達湖瀝青。
元素分析結果為：碳84.9%，氫10%，氮33%，硫0.3%，氧1.4%，微量元素0.1%。其中典型產品的組成分析見圖1。
由於它的高含氮量(一般瀝青中很少含氮)，所以瀝青粘度太大，抗氧化性強，特別是與集料有很好的黏附性及抗剝離性。化學結構與瀝青相近，故與瀝青的相容性非常好，與瀝青平均分子量3000相比，它的分子量高達9000，故高溫黏度也大。因此，UINTAITE瀝青總體上有抗剝離、耐久、高溫抗車轍、抗老化四大特點。 此產品為粉末狀，施工時可以小包裝(5kg)直接投入拌和鍋，但需增加乾拌時間10s~15s；也可以施工前在高溫條件下與瀝青預拌預混。
圖2.岩瀝青典型產品組分印尼布敦岩瀝青
布敦岩瀝青（BMA）產於南太平洋印度尼西亞蘇拉威西島東南部布敦島，其形成是由於石油不斷地從地殼中冒出，存在於山體、岩石裂隙中，經長期蒸發凝固而形成的天然瀝青。布敦岩瀝青經過挖掘粉碎後形成微細顆粒，呈淺褐色，一般瀝青含量在20%~22%之 間，其餘為石灰岩類礦物質。布教岩瀝青中的礦物質很細，具有很好的吸收瀝青的能力，能夠加強瀝青與礦料的黏附作用，在印尼稱為活性劑。用布敦岩瀝青作改性劑的改性瀝青具有良好的高溫穩定性及低溫抗裂性能，且耐久性好，故在印尼高速公路、機場跑道和橋面鋪裝中有著廣泛的使用。它主要具有含氮量高、具有半聚合作用、優良的耐久性、不含蠟等特點，布敦岩瀝青具有發達的網狀結構，與普通重交道路瀝青摻混在一起時，將其帶入到石油瀝青中，改善了分子間作用力，增強了極性鍵，轉化了蠟、萘等分子或官能團，並產生化學交聯、聚合生成大分子網狀結構，大顆粒瀝青聚集體的低密度表面電荷使得它與礦物石料表面的吸附力增強、潤濕性改善，因而獲得良好的路用性能。針對布敦岩瀝青的特點，因此可以認為天然岩瀝青是一種天然的化學綜合改性劑。
國內外存儲
岩瀝青的形成是石油在自然條件下，經過千百萬年在溫度、壓力、氣體、無機物觸媒、微生物及水的綜合作用下氧化聚合而成的瀝青類物質。由於它常年與自然環境共存，故其性質特別穩定，其代表性產品有位於南太平洋印度尼西亞蘇拉威西島東南部布敦島的布敦岩瀝青（BMA）及美國猶太州的北美岩瀝青（Gilsonite）。北美岩瀝青是一種有名的天然瀝青，它具有抗剝離、耐久、高溫抗車轍、抗老化四大特點，用於道路工程已有10餘年的歷史。我國新疆、青海及四川一帶也有儲量豐富的天然岩瀝青。新疆生產建設兵團農7師137團於2001年在新疆克拉瑪依烏爾禾發現天然瀝青礦。該礦是中國目前發現最早的天然瀝青礦。烏爾禾的天然瀝青具有耐高溫、色澤好、防腐抗酸鹼、防老化等特性。隨後2003年四川省青川縣境內也發現了儲魚豐富的天然岩瀝青礦，目前已探明儲量140萬t以上，遠景儲量超過 了3000萬t，被專家譽為“中國乃至世界罕見的瀝青天然礦體”，儲藏盤位居全國第一。
川北的天然岩瀝青是以分子量高達一萬的瀝青質為主要組成成分，其化學構成為碳81.7%，氫7.5%，氧2.3%，氮1.95%，硫4.4%，鋁1.1%，矽0.18%及其他金屬0.87%。其中，碳、氫、氧、氮、硫的含量較高，幾乎每個瀝青質的大分子中都含有上述元素的極性官能團，使其在岩石的表面產生極強的吸附力。
優點
瀝青路面的流動變形是國際上最常見的瀝青路面損壞現象。據統計，在路面的維修統計中，約有80%是因為車轍引起的變形破壞。通過工程實踐發現，加入岩瀝青的改性瀝青在高溫穩定方面有較大的優勢，能夠很好地解決高等級瀝青路面由於大交通量，超重超載等引起的路面車轍，早期病害等現象。其具體優點如下：
抗車轍
試驗和路用實踐證明，岩瀝青改性劑可以有效提高瀝青路面的抗車轍能力，推遲路面車轍的產生，降低車轍深度和疲勞剪下裂紋的出現。
抗剝落
青川岩瀝青中，氮元素以官能團形式存在，這種存在使岩瀝青具有很強的浸潤性和對自由氧化基的高抵抗性，特別是與集料的粘附性及抗剝離性得到明顯的改善。
抗老化抗高溫
天然岩瀝青本身的軟化點達到300℃以上，加入到基質瀝青後，使其具有良好的抗高溫、抗老化性能。
耐候性
耐候性：以瀝青為例，指套用於室外，經受如光照、風雨、細菌等的綜合破壞，其耐受能力。
岩瀝青的抗微生物侵蝕作用很強，並具有在自由表面形成緻密光亮保護膜的特點。岩瀝青的加入極大的改善了普通瀝青的耐候性和抗紫外線能力，提高瀝青路面的耐久性，減緩瀝青老化速度，從而延長道路的使用壽命。
混合料性能
車轍試驗
高溫穩定性能測試
瀝青種類 | 濱化90#瀝青 | 5%青川岩瀝青 | 10%青川岩瀝青 | 15%青川岩瀝青 |
動穩定度（次/mm） | 2550 | 4074 | 12508 | 7481 |
漢堡試驗
耐久、抗疲勞開裂強度測試
瀝青種類 | 濱化90#瀝青 | 5%青川岩瀝青 | 10%青川岩瀝青 | 15%青川岩瀝青 |
5000輪次變形量（mm） | -0.22 | -0.29 | -0.34 | -0.4 |
10000輪次變形量（mm） | -0.27 | -0.39 | -0.42 | -0.44 |
15000輪次變形量（mm） | -0.33 | -0.35 | -0.54 | -0.56 |
20000輪次變形量（mm） | -1.29 | -1.58 | -1.59 | -2.04 |
凍融試驗
防水及溫度敏感度性能測試
瀝青種類 | 濱化90#瀝青 | 5%青川岩瀝青 | 10%青川岩瀝青 | 15%青川岩瀝青 |
凍融強度比（%） | 85.38 | 92.4 | 92.25 | 86.09 |
