摘 要：岩沥青和硅藻精土是自然界存在的两种天然材料，笔者先将2种天然材料单独掺入沥青混合料中，以动稳定度为主，研究两种材料对混合料高温性能的影响规律;然后固定一种材料的掺配比例，改变另一种材料的掺配比例，以动稳定度最经济掺量确定了岩硅复合改性剂的掺量为岩沥青:硅藻精土=10%:10%(掺量为沥青质量百分数)，并在该掺量下验证了岩硅复合改性沥青混合料的路用性能，为后续岩沥青与硅藻精土复配的大面积推广应用提供了掺量依据。
关键词：岩沥青;硅藻精土;复合改性剂;混合料性能;
目前，各研究者普遍是将岩沥青与SBS进行复配，从而达到对沥青混合料改性的目的;硅藻精土应用于公路上的例子也很多，但将岩沥青和硅藻精土进行复合改性后应用于工程实际的案例鲜有报道。
岩沥青和硅藻精土均属于粉末状材料，由于岩沥青自身耐老化性及高温稳定性非常好，加入沥青中可以对沥青混合料起到非常明显的物理改善作用，但却会对沥青混合料低温抗裂性产生负面影响;硅藻精土加入到沥青混合料中可以提高混合料高温稳定性、水稳定性。笔者为了将岩沥青和硅藻精土两种材料的优点得到最大限度的发挥，室内进行尝试性试验，并进行了复合配方的路用性能验证，以期为硅藻精土的使用打开新局面。
1 岩沥青硅藻精土复合改性剂材料研究1.1 岩沥青试验研究将岩沥青与基质沥青掺配在一起，岩沥青中的网状结构改善了基质沥青分子间的作用力，增强了极性键，转化了蜡、萘等分子或官能团，并产生化学交联、聚合生成大分子网状结构，大颗粒沥青聚集体的低密度表面电荷使得它与矿物石料表面的吸附力增强、润湿性改善，因而获得良好的路用性能。
市售的岩沥青种类繁多，根据产地不同，可分为布敦岩沥青、北美岩沥青、伊朗岩沥青、新疆岩沥青等，由于不同产地岩沥青成分组成和性能差异较大。通过前期研究结果表明，沥青含量大于80%的岩沥青对沥青混合料性能的改善效果较优。
本研究中所用岩沥青，由广州市中固建材科技有限公司提供。目数:400目，经试验室内对岩沥青进行抽提、筛分试验，结果如表1、表2。
表1 岩沥青抽提试验结果 下载原图
表2 岩沥青灰分筛分试验结果 下载原图
从试验结果可以看出，研究所用的岩沥青中沥青含量较高，同时也属于颗粒较细的岩沥青，可用于后续的试验研究。
1.2 硅藻精土试验研究硅藻精土是通过火法或水法提纯硅藻而得到的一种非金属矿。经检测，硅藻精土的本质是非晶质Si O2，并含有少量Fe2O3、Ca O、Mg O、Al2O3及有机杂质。硅藻精土一般从几微米到几十微米，其表面有大量的微孔及裂缝，这些微孔和裂隙能够吸收沥青中的轻油组分，从而提高沥青混合料的高温稳定性。
本研究所有硅藻精土，由云南模迪菲科技产业有限公司提供。经送样至有资质的机构检测对硅藻精土进行了宏观及微观检测，具体检测结果如下:
检测组采用X-衍射仪并辅助肉眼观测对硅藻精土进行了宏观的界定和分析。
肉眼观察:灰白-浅土黄色样品。
镜下观察:样品主要由圆筛藻和其他矿物构成。圆筛藻占75%左右，粒度在10～30um之间，50%形态完整。见显微照片1。
采用紫外分光光度对硅藻精土的物理成分及含量进行了检测，笔者结合已经报批的云南省地方标准《硅藻改性沥青混合料施工技术规范》中关于硅藻精土的质量要求进行了判定，具体试验及判定情况如表3所示。
从图1和表3可以看出，本研究使用的硅藻精土符合要求，可用于后续试验研究。
图1 硅藻精土在显微镜下的照片 下载原图
2 岩沥青硅藻精土复合改性剂配方调试本试验研究的基准配合比AC-20，其掺配比例矿料2#∶3#∶4#∶矿粉=46%∶22%∶30%∶2%;最佳沥青用量4.0%，合成级配通过率如表4所示;该基准级配的路用性能指标如表5所示。
表3 硅藻精土物理成分检测表 下载原图
表4 合计级配的通过率 下载原图
表5 基准级配下的混合料路用性能试验结果表 下载原图
在基准级配下，采用干掺法掺入岩沥青，掺量分别为沥青质量的0%、5%、10%、15%，在试验室内制备试样，测定试样的毛体积密度，根据毛体积密度制备车辙试件进行车辙试验。以岩沥青掺量为横坐标，以动稳定度数值为纵坐标作图，如图2。
图2 岩沥青掺量变化与岩改性沥青混合料动稳定度关系图 下载原图
从图2可以看出:
(1)随着岩沥青的掺入，曲线呈上升趋势，说明岩沥青掺量增加提高了混合料的高温稳定性能;
(2)从曲线斜率来看，岩沥青掺入量从5%增加到10%时，曲线斜率较大，动稳定度提高幅度较高;从10%增加到15%时动稳定度的增加幅度变小。
2.2 单掺硅藻精土试验研究在基准级配下，采用干掺法掺入硅藻精土，掺量分别为沥青质量的0%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%，在试验室内制备试样，测定试样的毛体积密度，根据毛体积密度制备车辙试件进行车辙试验，以硅藻精土掺量为横坐标，以动稳定度数值为纵坐标作图，如图3。
图3 硅藻精土掺量变化与硅改性沥青混合料动稳定度关系图 下载原图
从图3可以看出:
(1)随着硅藻精土掺量不断增加，动稳定度出现先升高后降低并趋于稳定的趋势，当掺量为18%时，混合料动稳定度达到最大值。
(2)硅藻精土掺入后，可使混合料动稳定度从2300提高到3800，提高幅度约50%。
(3)从曲线斜率看，硅藻精土掺量从8%提高到10%时，曲线斜率较大，动稳定度提高幅度较大;硅藻精土掺量从18%增加到20%时，曲线斜率为负值，动稳定度降低幅度最大。
2.3 复合掺配硅藻精土和岩沥青试验研究根据前文研究，同时考虑经济效益，以固定硅藻精土掺量，改变岩沥青掺量就进行复合掺配。从2.2的研究中表明:当硅藻精土掺量为10%时高温稳定性提高幅度较大，因而固定硅藻精土掺量10%，逐步改变岩沥青掺量(5%～15%)，然后室内制备成车辙试件测定岩硅复合改性材料的动稳定度，试验结果如表1。
在室内试验中先将岩沥青和硅藻精土按照确定的比例进行搅拌混合均匀，然后以干掺法的形式添加到沥青混合料中，形成不同比例的岩硅复改沥青混合料，同时在基准配合比(参照物A)下制备掺入了0.4%抗车辙剂的沥青混合料(参照物B);以及SBS改性沥青混合料(参照物C)，并以A、B、C作为对比对象，进行动稳定度的测定。
表6 硅藻精土岩沥青复合改性沥青混合料车辙试验结果 下载原图
图4 动稳定度随岩沥青掺量变化曲线图 下载原图
从表6和图4看出:
(1)岩沥青掺量增加，岩硅复改沥青混合料的动稳定度随着增加;增加数值不是硅藻精土和岩沥青单独掺入后引起动稳定度增加值的叠加，而是较叠加值有一定程度的衰减。主要由于两种粉末状材料加入混合料中，提高了混合料的粉胶比，从而导致动稳定度有一定的衰减。
图5 岩沥青掺量变化1%动稳定度增量曲线图 下载原图
(2)当岩沥青掺量为5.3%时，岩硅复改沥青混合料的动稳定度和参照物B的动稳定度相当;当岩沥青掺量为14.7%时，和参照物C的动稳定度相当。
从图5可以看出，岩沥青每增加1%引起动稳定的增量各不相同，当岩沥青从9%增加到10%时引起动稳定度的增加幅度最大。可以认为硅藻精土掺量为10%，岩沥青掺量为10%时，硅藻复合改性沥青混合料的动稳定度最为经济。
3 岩硅复改沥青混合料路用性能验证作者在2.3中已经通过高温稳定性确定了岩沥青和硅藻精土两种复合改性材料的掺配比例，但该掺量下其他路用性能如何，还需进一步验证，并与各参照物的各项性能比较，以评价岩硅复合改性剂的好坏。具体试验结果如表7所示。
表7 不同材料的沥青混合料低温、水稳、老化性能结果表 下载原图
从表7中可以看出:
(1)从低温性能看:复合改性后沥青混合料的最大弯拉应变，比参照物A高，但比参照物B、C均低，说明岩硅复改沥青混合料的低温性能只能达到普通沥青的水平。
(2)从水稳定性能看:复合改性后沥青混合料的水稳定性能较好，可达到改性沥青水平。
(3)从长短期抗老化性能看:复合改性后沥青混合料的抗老化性能远超改性沥青水平。
为进一步验证材料的抗疲劳性能，笔者对上述四种材料进行了抗疲劳试验，疲劳试验采用马歇尔试件，用UTM-25材料试验机测试不同应力比下的循环次数，试验结果如表8。
表8 各类材料AC-20C抗疲劳性能试验结果 下载原图
从表8中可以看出:
(1)复合改性材料的劈裂强度较高，说明复合改性后材料的出现裂缝所能抵抗的最大压力较高。
(2)从不同应力比下不同材料的循环次数看，在较低应力比时，岩硅复改材料的抗疲劳性能较参照物C弱;在较高的应力比情况下，岩硅复改材料的抗疲劳性能表现出较好的优异性，说明岩硅复改沥青混合料可承受较高的交通量，适用于道路交通量较大的地段。
4 结语(1)岩沥青掺量在5%～10%时，岩改沥青混合料动稳定度提高幅度较大。
(2)硅藻精土掺量在16～18%时，硅改沥青混合料动稳定度最大，过多的掺量会导致沥青混合料的动稳定的下降。
(3)硅藻精土掺量10%，岩沥青在9%～10%时，岩硅复改沥青混合料除低温性能外，其余各项路用性能指标均可达到改性沥青的水平，可用于重载交通路段。
参考文献[1] 汪托，郝培文，常睿．硅藻土/岩沥青复合改性沥青路用性能研究．中外公路，2018,38(2):296-301.
[2] 宋绍杰．岩沥青对沥青混合料路用性能的影响研究．重庆交通大学，2010.
[3] 邓秋红硅．藻土改性沥青及其质量控制技术研究．重庆交通大学，2014.
[4] 李建科，赵小洁．岩沥青复合硅藻土改性沥青混合料试验性能研究．公路交通科技应用技术版，2016,136(4):66-68.
[5] JTG E20-2011．公路工程沥青及沥青混合料试验规程．
[6] JTG F40-2004．公路沥青路面施工技术规范．
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