特立尼達(dá)湖瀝青加工工藝研究

張運(yùn)會(huì)

(河北省高速公路石黃管理處)

0 前 言

特立尼達(dá)湖瀝青采自加勒比島國(guó)——特立尼達(dá)和多巴哥境內(nèi)的瀝青湖。瀝青湖蘊(yùn)藏了數(shù)以百萬(wàn)噸計(jì)的天然瀝青，自百多年前的首次質(zhì)量測(cè)試直至如今，測(cè)試結(jié)果都顯示瀝青的質(zhì)量成分經(jīng)久不變。TLA(天然)湖瀝青相比一般的石油瀝青不同之處在于它不是從石油中提煉出來(lái)，而是地層內(nèi)部的石油資源經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年在地殼運(yùn)動(dòng)和火山口的高溫作用自然形成。

據(jù)分析，特立尼達(dá)湖瀝青大約含53% ～55%的瀝青，36% ～37%的礦物質(zhì)，9% ～10%的礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和一些揮發(fā)性物質(zhì)合成的水。礦物質(zhì)主要由石英和粘土礦物質(zhì)組成，礦物質(zhì)非常精細(xì)，其中90%小于75 μm，約44%小于10 μm，正是由于這些礦物質(zhì)具有堅(jiān)硬的特點(diǎn)和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而使該瀝青具有了獨(dú)特的特點(diǎn)和性能。該改性瀝青從1860年開始應(yīng)用于道路工程，迄今已有100 余年的歷史，湖瀝青有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，超長(zhǎng)的使用壽命，較低的維護(hù)費(fèi)用等綜合優(yōu)異性能，得到了使用者普遍的好評(píng)。

1 TLA 加工工藝研究

1.1 TLA 與基質(zhì)瀝青配伍性研究

對(duì)TLA 與基質(zhì)瀝青之間的配伍性展開研究，TLA 與基質(zhì)瀝青之間是否存在配伍性。

在該部分僅通過(guò)車轍因子來(lái)檢驗(yàn)TLA 與基質(zhì)瀝青的配伍性，結(jié)果詳見圖1。

圖1 車轍因子與灰分含量關(guān)系圖(58 ℃)

由圖1 可以看出，采用車轍因子參數(shù)時(shí)，TLA 對(duì)不同基質(zhì)瀝青的改性效果差異顯著，即是說(shuō)TLA 對(duì)不同的基質(zhì)瀝青其改性效果不同，與基質(zhì)瀝青之間物理相溶上不存在配伍性，但是在性能改善方面存在配伍性。

1.2 TLA 改性瀝青室內(nèi)加工工藝研究

TLA 改性瀝青的加工，根據(jù)已有資料認(rèn)為是一種物理過(guò)程，攪拌時(shí)間為30 ～40 min，攪拌溫度為170 ℃。但是，對(duì)TLA 本身的溫度，不同的文獻(xiàn)要求不同，有些文獻(xiàn)要求TLA需加熱至190 ℃，然后與135 ℃的基質(zhì)瀝青混合、攪拌;有些文獻(xiàn)認(rèn)為TLA 本身不需加熱，直接敲碎倒入135 ～155 ℃的基質(zhì)瀝青中攪拌30 ～40 min。可見，關(guān)于TLA 改性瀝青的加工工藝眾說(shuō)紛紜，本文擬通過(guò)不同方案的試驗(yàn)研究，得出TLA 改性瀝青的最佳工藝方案。圖2 為室內(nèi)加工工藝試驗(yàn)研究結(jié)果。

圖2 TLA 改性瀝青中灰分含量隨溫度與時(shí)間的變化關(guān)系圖

由上述圖表可以看出:

(1)攪拌時(shí)間對(duì)TLA 改性瀝青的影響不顯著;

(2)TLA 改性瀝青中灰分的沉淀作用與放置時(shí)間的關(guān)系顯著，例如在175 ℃的條件下放置3 h 灰分的沉淀量，相當(dāng)于145 ℃條件放置12 h 的沉淀量;175 ℃的條件下放置1 h 灰分的沉淀量，相當(dāng)于100 ℃條件放置12 h 的沉淀量。

(3)本研究提出室內(nèi)TLA 改性瀝青樣品的制備方法:高溫制備TLA 改性瀝青，攪拌20 ～40 min 后停止加熱，然后持續(xù)攪拌直至TLA 改性瀝青的溫度降至90 ℃左右后再進(jìn)行試件的制備，以盡量避免灰分的沉淀對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不利影響。

1.3 TLA 改性瀝青混合料室內(nèi)加工工藝

對(duì)TLA 改性瀝青混合料而言，在室內(nèi)試驗(yàn)過(guò)程中，采用干法工藝有利于試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性、有利于減小試驗(yàn)結(jié)果的離散性。TLA 的摻加方式(干法、濕法)、基質(zhì)瀝青種類、級(jí)配、TLA 摻量等因素中，干濕法工藝對(duì)結(jié)果的整體影響甚至大于TLA 摻量的影響。

1.4 TLA 改性瀝青混合料現(xiàn)場(chǎng)加工工藝

采用濕法施工工藝，其必然的灰分沉淀導(dǎo)致了現(xiàn)場(chǎng)瀝青用量的較大的波動(dòng)，從而導(dǎo)致依托工程車轍深度稍高于一般工程。因此，在TLA 改性瀝青混合料的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，建議盡量采用干法工藝，以徹底避免灰分沉淀對(duì)路用性能的不良影響。

2 結(jié) 論

(1)TLA 改性瀝青在加工工藝上，對(duì)攪拌時(shí)間要求不高，一般在20 ～40 min 即可;

(2)從相容性的角度看，TLA 與基質(zhì)瀝青基本不存在配伍性問(wèn)題，即其與任何一種基質(zhì)瀝青基本均只需采用物理加熱和攪拌的方式即可;

(3)對(duì)瀝青混合料，無(wú)論是室內(nèi)試驗(yàn)還是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)，應(yīng)盡量采用干法工藝，以避免TLA 中灰分沉淀對(duì)試驗(yàn)結(jié)果、對(duì)路用性能的影響。

［1］沈金安.特立尼達(dá)湖瀝青及其應(yīng)用前景［J］.國(guó)外公路，2000，20(2).

［2］丁建平.湖瀝青在北京道路改造工程中的應(yīng)用［J］.市政技術(shù)，2005，23(6).

［3］查旭東，王瑋，徐進(jìn)，等.灰分沉淀離析對(duì)TLA 改性瀝青性能的影響［J］.長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，2(6).