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沈阳市政集团有限公司 沈阳 110078
摘要：掺配TLA改性沥青能有效提高其路用性能，通过实验路确定了TLA改性沥青的设计配比。
关键词：TLA改性沥青；路用性能；试验研究
1 前言
随着我国经济建设的不断发展，高速公路得到了快速发展，这极大的提高了我国公路网的整体技术水平，优化了交通运输结构。到2007年底，我国高速公路通车里程已达到5.36万公里。高速公路交通量大、渠化交通明显、车速高、轴载日趋重型化，由此导致了沥青路面的车辙、开裂、剥落、抗滑能力不足等病害日益严重。如何提高沥青路面的使用性能，以满足交通发展的需要，这是我们所面临的重要课题。
2 TLA的性能
天然沥青中最著名的要数特立尼达湖出产的特立尼达湖沥青（Trinidad Lake Asphalt，简称TLA），是石油在特殊的条件下被氧化聚合成不同程度的产物。在南美西印度群岛特立尼达境内的沥青湖中，蕴藏了数以百万吨的湖沥青，生产这种沥青的方式是用轻型牵引机械从湖面将沥青刮起来，然后通过铁路输送到分解蒸馏器。分解的过程是在相对的低温下进行水和作用，去除杂质及水分。
TLA的化学组成主要有沥青质、树脂和油分组成，还有部分不溶物。TLA中的矿物质粒径分布及组成如下表1，对经过精炼的湖沥青进行了检测，其主要的性能如下表2。
表1 TLA的礦物质粒径分布及组成
矿物质粒径分布 矿物质组成
10?m以下 44% 石英 40%
10?m～60?m 39% 水云母 45%
60?m以上 17% 高岭土 15%
表2 TLA（经精炼处理）的性能指标
项目 针入度
（25℃，5s，100g）
0.1mm 软化点
（R&B）℃ 灰分
% 密度
（25℃）
g/cm3 加热损失
（163℃，5h）%
试验值 2.0 93.0 37.4 1.396 1.05
3 TLA改性沥青的性能
根据国外使用TLA的经验，是将其作为改性剂使用，即通常在沥青混凝土中掺加25%～30%，在桥面铺装时掺加50%～70%。我们采用TLA与盘锦中油辽河沥青有限公司（以下简称辽油）、盘锦北方沥青股份有限公司（以下简称北方）和大连西太平洋石油化工有限公司（以下简称西太）三个厂家生产的AH-90沥青进行不同掺加比例实验，对基质沥青和改性沥青的性能进行了测试，结果见表3、4、5、6。
表3 基质沥青试验结果报告
试验值
试验项目 北方 西太 辽油
针入度（25℃，100g，5s） 0.1 mm 90 82 83
延度（5cm/min，25℃） Cm >150 >150 >150
软化点（环球法） ℃ 46.0 49.0 45.5
含蜡量（蒸馏法） % 1.87 1.86 1.91
闪点（COC） ℃ >230 >230 >230
溶解度（三氯乙烯） % 99.96 99.94 99.94
密度（25℃） g/cm3 1.014 1.034 1.015
薄膜加热试验
（163℃，5h） 针入度比 % 63 55 55
质量损失 % 0.4 0.5 0.5
延度（25℃） Cm >150 >150 >150
延度（15℃） Cm >150 >150 >150
表4 北方AH-90与掺配不同比例TLA后的试验结果
试验值
试验项目 75%北方+25%TLA 70%北方+30%TLA 65%北方+35%TLA
针入度（25℃，100g，5s）
0.1 mm 46.1 39.8 35.2
延度（5cm/min，25℃）Cm 94.8 93.9 91.4
延度（5cm/min，15℃）Cm 31.0 28.2 26.3
软化点（环球法）℃ 49.5 52.5 53.5
运动粘度（135℃）Pa·s 0.628 0.631 0.646
密度（25℃）g/cm3 1.061 1.072 1.093
薄膜加热试验（163℃，5h） 针入度比% 79.8 84.2 86.9
质量损失% +0.9 +0.8 +0.7
延度（25℃）Cm 43.9 36.8 30.9
表5 西太AH-90与掺配不同比例TLA后的试验结果
试验值
试验项目 75%西太+25%TLA 70%西太+30%TLA 65%西太+35%TLA
针入度（25℃，100g，5s）0.1 mm 48.5 42.8 35.7
延度（5cm/min，25℃）Cm 101.3 97.2 92.8
延度（5cm/min，15℃）Cm 33.5 31.2 28.9
软化点（环球法）℃ 52.0 55.5 55.5
运动粘度（135℃）Pa·s 0.629 0.638 0.661
密度（25℃）g/cm3 1.102 1.108 1.119
薄膜加热试验（163℃，5h） 针入度比% 71.8 77.6 82.8
质量损失% +0.9 +0.7 +0.6
延度（25℃）Cm 45.8 41.2 33.6 表6 辽油AH-90与掺配不同比例TLA后的试验结果
试验值
试验项目 75%辽油+25%TLA 70%辽油+30%TLA 65%辽油+35%TLA
针入度（25℃，100g，5s）mm 46.3 37.8 34.2
延度（5cm/min，25℃）Cm 93.9 91.2 86.9
延度（5cm/min，15℃）Cm 29.2 26.4 23.8
軟化点（环球法）℃ 48.5 51.0 52.5
运动粘度（135℃）Pa·s 0.508 0.592 0.673
密度（25℃）g/cm3 1.076 1.098 1.112
薄膜加热试验（163℃，5h） 针入度比% 72.9 75.8 81.6
质量损失% +0.9 +0.8 +0.7
延度（25℃）Cm 41.8 35.8 31.2
由表可见，以上三种沥青指标均符合高速公路、一级公路沥青面层用道路石油沥青AH-90的技术要求，完全可以作为基质沥青使用。
通常在沥青混凝土中掺加25%～30%的TLA，在桥面铺装时掺加50%～70%。我们采用TLA与盘锦中油辽河沥青有限公司、盘锦北方沥青股份有限公司和大连西太平洋石油化工有限公司三个厂家生产的AH-90沥青进行不同掺加比例实验，通过实验得出，随着掺加TLA的增加，改性沥青针入度降低，软化点升高，表明改性沥青的高温稳定性有所提高。从老化后的实验看出掺入TLA的改性沥青的质量损失都很小，针入度比却很高，说明TLA改性沥青的抗老化性能是很好的。
4 TLA改性沥青的试验路
实验路段在某高速公路K443+500～K447+430左幅中边车道进行，试验段长度为4970米，宽度为7.95米。本试验段采用的沥青是辽宁盘锦北方沥青股份有限公司产北沥牌沥青，粗集料是辽宁黑山产的玄武岩碎石，细集料是辽宁锦州产的石灰岩砂，填料为辽宁锦州产的石灰岩磨制而成的矿粉，木质纤维素采用辽宁省交通科研院生产的木质纤维素，在路面维修施工中采用的路面结构型式是沥青玛蹄脂碎石LSMA-16的配比设计，油石比为5.8～5.9%。通过目标配合比设计确定各种规格集料的配合比，使矿质混合料的颗粒组成符合设计级配，根据材料的路用性能及结合料等级选定用于生产的原材料。
根据试验结果确定目标配合比：（15～20mm）碎石：（10～15mm）碎石：（5～10mm）碎石：机制砂：矿粉=4%：53%：20%：13%：10%，
摘要：掺配TLA改性沥青能有效提高其路用性能，通过实验路确定了TLA改性沥青的设计配比。
关键词：TLA改性沥青；路用性能；试验研究
1 前言
随着我国经济建设的不断发展，高速公路得到了快速发展，这极大的提高了我国公路网的整体技术水平，优化了交通运输结构。到2007年底，我国高速公路通车里程已达到5.36万公里。高速公路交通量大、渠化交通明显、车速高、轴载日趋重型化，由此导致了沥青路面的车辙、开裂、剥落、抗滑能力不足等病害日益严重。如何提高沥青路面的使用性能，以满足交通发展的需要，这是我们所面临的重要课题。
2 TLA的性能
天然沥青中最著名的要数特立尼达湖出产的特立尼达湖沥青（Trinidad Lake Asphalt，简称TLA），是石油在特殊的条件下被氧化聚合成不同程度的产物。在南美西印度群岛特立尼达境内的沥青湖中，蕴藏了数以百万吨的湖沥青，生产这种沥青的方式是用轻型牵引机械从湖面将沥青刮起来，然后通过铁路输送到分解蒸馏器。分解的过程是在相对的低温下进行水和作用，去除杂质及水分。
TLA的化学组成主要有沥青质、树脂和油分组成，还有部分不溶物。TLA中的矿物质粒径分布及组成如下表1，对经过精炼的湖沥青进行了检测，其主要的性能如下表2。
表1 TLA的礦物质粒径分布及组成
矿物质粒径分布 矿物质组成
10?m以下 44% 石英 40%
10?m～60?m 39% 水云母 45%
60?m以上 17% 高岭土 15%
表2 TLA（经精炼处理）的性能指标
项目 针入度
（25℃，5s，100g）
0.1mm 软化点
（R&B）℃ 灰分
% 密度
（25℃）
g/cm3 加热损失
（163℃，5h）%
试验值 2.0 93.0 37.4 1.396 1.05
3 TLA改性沥青的性能
根据国外使用TLA的经验，是将其作为改性剂使用，即通常在沥青混凝土中掺加25%～30%，在桥面铺装时掺加50%～70%。我们采用TLA与盘锦中油辽河沥青有限公司（以下简称辽油）、盘锦北方沥青股份有限公司（以下简称北方）和大连西太平洋石油化工有限公司（以下简称西太）三个厂家生产的AH-90沥青进行不同掺加比例实验，对基质沥青和改性沥青的性能进行了测试，结果见表3、4、5、6。
表3 基质沥青试验结果报告
试验值
试验项目 北方 西太 辽油
针入度（25℃，100g，5s） 0.1 mm 90 82 83
延度（5cm/min，25℃） Cm >150 >150 >150
软化点（环球法） ℃ 46.0 49.0 45.5
含蜡量（蒸馏法） % 1.87 1.86 1.91
闪点（COC） ℃ >230 >230 >230
溶解度（三氯乙烯） % 99.96 99.94 99.94
密度（25℃） g/cm3 1.014 1.034 1.015
薄膜加热试验
（163℃，5h） 针入度比 % 63 55 55
质量损失 % 0.4 0.5 0.5
延度（25℃） Cm >150 >150 >150
延度（15℃） Cm >150 >150 >150
表4 北方AH-90与掺配不同比例TLA后的试验结果
试验值
试验项目 75%北方+25%TLA 70%北方+30%TLA 65%北方+35%TLA
针入度（25℃，100g，5s）
0.1 mm 46.1 39.8 35.2
延度（5cm/min，25℃）Cm 94.8 93.9 91.4
延度（5cm/min，15℃）Cm 31.0 28.2 26.3
软化点（环球法）℃ 49.5 52.5 53.5
运动粘度（135℃）Pa·s 0.628 0.631 0.646
密度（25℃）g/cm3 1.061 1.072 1.093
薄膜加热试验（163℃，5h） 针入度比% 79.8 84.2 86.9
质量损失% +0.9 +0.8 +0.7
延度（25℃）Cm 43.9 36.8 30.9
表5 西太AH-90与掺配不同比例TLA后的试验结果
试验值
试验项目 75%西太+25%TLA 70%西太+30%TLA 65%西太+35%TLA
针入度（25℃，100g，5s）0.1 mm 48.5 42.8 35.7
延度（5cm/min，25℃）Cm 101.3 97.2 92.8
延度（5cm/min，15℃）Cm 33.5 31.2 28.9
软化点（环球法）℃ 52.0 55.5 55.5
运动粘度（135℃）Pa·s 0.629 0.638 0.661
密度（25℃）g/cm3 1.102 1.108 1.119
薄膜加热试验（163℃，5h） 针入度比% 71.8 77.6 82.8
质量损失% +0.9 +0.7 +0.6
延度（25℃）Cm 45.8 41.2 33.6 表6 辽油AH-90与掺配不同比例TLA后的试验结果
试验值
试验项目 75%辽油+25%TLA 70%辽油+30%TLA 65%辽油+35%TLA
针入度（25℃，100g，5s）mm 46.3 37.8 34.2
延度（5cm/min，25℃）Cm 93.9 91.2 86.9
延度（5cm/min，15℃）Cm 29.2 26.4 23.8
軟化点（环球法）℃ 48.5 51.0 52.5
运动粘度（135℃）Pa·s 0.508 0.592 0.673
密度（25℃）g/cm3 1.076 1.098 1.112
薄膜加热试验（163℃，5h） 针入度比% 72.9 75.8 81.6
质量损失% +0.9 +0.8 +0.7
延度（25℃）Cm 41.8 35.8 31.2
由表可见，以上三种沥青指标均符合高速公路、一级公路沥青面层用道路石油沥青AH-90的技术要求，完全可以作为基质沥青使用。
通常在沥青混凝土中掺加25%～30%的TLA，在桥面铺装时掺加50%～70%。我们采用TLA与盘锦中油辽河沥青有限公司、盘锦北方沥青股份有限公司和大连西太平洋石油化工有限公司三个厂家生产的AH-90沥青进行不同掺加比例实验，通过实验得出，随着掺加TLA的增加，改性沥青针入度降低，软化点升高，表明改性沥青的高温稳定性有所提高。从老化后的实验看出掺入TLA的改性沥青的质量损失都很小，针入度比却很高，说明TLA改性沥青的抗老化性能是很好的。
4 TLA改性沥青的试验路
实验路段在某高速公路K443+500～K447+430左幅中边车道进行，试验段长度为4970米，宽度为7.95米。本试验段采用的沥青是辽宁盘锦北方沥青股份有限公司产北沥牌沥青，粗集料是辽宁黑山产的玄武岩碎石，细集料是辽宁锦州产的石灰岩砂，填料为辽宁锦州产的石灰岩磨制而成的矿粉，木质纤维素采用辽宁省交通科研院生产的木质纤维素，在路面维修施工中采用的路面结构型式是沥青玛蹄脂碎石LSMA-16的配比设计，油石比为5.8～5.9%。通过目标配合比设计确定各种规格集料的配合比，使矿质混合料的颗粒组成符合设计级配，根据材料的路用性能及结合料等级选定用于生产的原材料。
根据试验结果确定目标配合比：（15～20mm）碎石：（10～15mm）碎石：（5～10mm）碎石：机制砂：矿粉=4%：53%：20%：13%：10%，