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摘要：对岩沥青改性沥青混合料进行了配合比设计研究,对混合料的高温稳定性及抗水损害性能进行了验证,并提出现场施工的控制标准。
关键词：岩沥青;配合比;施工工艺要求
Abstract: This paper take the mix design for rock asphalt modified asphalt mixture, mix of high temperature stability and resistance to water damage, performance verification and proposed site construction control standards.Key words: rock asphalt; mixing ratio; construction technology requirements
中图分类号：U215.14文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
工程项目概况
布敦岩天然岩沥青，是产自南太平洋印度尼西亚苏拉威西省，布敦岛（BUTON）的一种天然沥青。它是古代石油渗透到岩层间，经过长期的海底沉淀、承受压力和地质变化而形成的沥青岩，挖掘后经破碎加工而成的微细颗粒状粉末，呈浅褐色，其中沥青含量约为20%～40%，其余均为石灰岩类矿物质。
由于天然沥青常年与自然环境共存，性质特别稳定，且通常具有非常优良的路用性能。大量研究与工程实践表明，使用天然改性沥青铺筑的沥青路面，具有高使用寿命、高稳定性、高抗水损与很强的耐微生物侵蚀的能力、很高的抗疲劳强度，显著改善和提高沥青路面性能。
布顿天然岩沥青改性沥青混合料设计
对原材料性能的要求
布敦天然岩沥青性能要求
布敦天然岩沥青不直接作为一种沥青使用，而是做为沥青混合料的添加剂（改性剂）而使用。目前我国尚无全国性的布敦天然岩沥青技术指标， 但是，上海地区经过十年道路路面工程实践，证明布顿天然岩沥青混合料有良好的路用性能。
2）基质沥青性能要求
根据本项目所处交通、气候情况，依据京张高速公路中修罩面工程招标文件要求，本项目设计选用AH—70沥青为本段的粘結料。
布顿天然岩沥青掺量的确定
布顿天然岩沥青掺量的初步确定
布顿天然岩沥青改性沥青混合料方案的确定，主要是布顿天然岩沥青掺量的确定，是根据已有工程使用技术经验，特别是应用布顿天然岩沥青效果较好的工程案例，结合工程项目的气候、交通设计条件、使用层位、费用成本等因素进行用量的初步确定。
本项目罩面工程拟采用25%、30%掺量（布顿天然岩沥青+基质沥青）。是根据上海地区的《布敦天然岩沥青改性沥青路面技术规程》（DBJ/CT085—2010），不同掺量的性能要求规定及河北青银高速公路布敦天然岩沥青改性沥青路面试验路情况，初步确定的。
2）布顿天然岩沥青掺量的优化设计
具体做法是依据高速公路热仓料、填料、布顿天然岩沥青岩沥青、70号沥青进行配合比设计确定布顿天然岩沥青掺量。
（1）采用不添加布顿天然岩沥青时，即2合同沥青混合料的最佳油石比4.7%；
（2）抽提确定布敦天然岩沥青中沥青含量指标20.6%；
（3）本项目中修罩面工程，掺量拟定以25%、30%的添加量是岩沥青与（沥青+岩沥青）之比，计算出所需的布顿天然岩沥青在矿料中的掺量比和布顿天然岩沥青在沥青混合料中的油石比。拌和混合料进行马歇尔试验，浸水马歇尔试验，车辙试验、低温弯曲试验。最终确定最佳布顿天然岩沥青添加量为30%。
本项目按30%掺量计算，布顿天然岩沥青在混合料中的用量为1.745%，基质沥青在混合料中的用量为4.067%，布顿天然岩沥青的矿粉占1.47%，应（已）在集料掺配矿粉比例中适当扣除。岩沥青掺量比和基质沥青油石比指的是以矿料为基数。
布顿天然岩沥青沥青混合料配合比设计
1）、生产配合比设计
布顿天然岩沥青改性沥青混合料采用GTM试验，分生产配合比设计与验证两个阶段。
第一步，按常规GTM试验方法进行基质沥青（即不掺加布顿天然岩沥青）混合料的配合比设计，包括原材料的检验、沥青混合料级配确定、最佳油石比确定和性能检验。详见河北交通规划设计院试验检测室检验报告（冀交规（试）字（2011）第2489号（京张高速公路2009—2010年中修罩面2合同生产配合比设计）。
第二步，按GTM试验法，进行添加布顿天然岩沥青改性沥青混合料的配合比设计，室内成型的方法为,先将预热的目标级配集料加入室内试验用的小拌和机中，然后按掺配比例将布顿天然岩沥青（1.75%）加入拌和锅中，拌和15～30s；再加入基质沥青（4.07%）拌和、制备试件。要以布顿天然岩沥青改性沥青混合料技术性能要求进行各种性能检验，确定最佳油石比，并用马歇尔试验验证，测定各项技术指标。
布顿天然岩沥青改性沥青混合料的生产配合比设计，按现行沥青路面施工技术规范等进行。使用间歇式拌和机，应取样测试各仓的材料级配，确定各仓的配合比，供拌和机控制室使用。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各仓供料大体平衡。通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定最佳沥青用量。
布顿天然岩沥青改性沥青混合料施工工艺要求
布顿天然岩沥青改性沥青混合料试验段材料准备
本项目中修罩面工程结构为细粒式布顿天然岩沥青改性沥青混凝土（AC—13C）4cm47000平米。
根据确定的布顿天然岩沥青最佳掺量30%是岩沥青与（沥青+岩沥青）之比，相应的毛体积密度分别为2.552g/cm3。AH-70沥青的最佳油石比分别为4.7%。沥青用量为沥青混合料的4.07%，布顿天然岩沥青用量为1.75%。
布顿天然岩沥青改性沥青混合料的生产
机器投放布顿天然岩沥青方式
（1）当沥青混合料拌和楼（设备）设计存在两个矿粉仓时，可采用机器投放布顿天然岩沥青的方式，将符合质量标准的布顿天然岩沥青提升到其中一个独立的矿粉仓中。本项目因拌和设备只有一个矿粉仓，拟采用北京布顿科技发展有限公司的布顿天然岩沥青自动投放提升设备，添加布顿天然岩沥青。
（2）按生产配合比确定各种材料的用量参数，输入控制拌和楼的计算机，设置温度、时间的工艺参数。
（3）按如下程序拌和生产布顿天然岩沥青改性沥青混合料：计量好的集料先进入拌和锅，然后是计量好的布顿天然岩沥青也进入拌和锅，干拌时间比通常情况延长5～10s，以保证矿料与布顿天然岩沥青颗粒均匀混合。干拌结束后，将基质沥青喷入进行湿拌，湿拌时间可延长5～10s，也持不变。
（4）BRA改性沥青混合料的生产温度按表3.2控制。
（5）拌和后的混合料应均匀地裹覆沥青，无花白料、无结团成块或严重的粗细料分离现象，根据现场拌和效果对初定的干拌和湿拌时间进行检查和调整。
运输、摊铺、碾压
1）布顿天然岩沥青改性沥青混合料的现场施工温度按表3.3控制
2）摊铺
根据拌和机拌和能力、施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度，经计算确定摊铺速度，宜控制在2.0m/min～4.0m/min左右，保证摊铺机缓慢、均匀、连续不断地摊铺。摊铺过程中，不得出现停机待料或者随意更换摊铺速度。摊铺机应对沥青混合料进行较好地初步振实。摊铺前摊铺机熨平板加热温度应在100℃以上。摊铺温度与松铺厚度紧跟摊铺机测量，并予以记录，摊铺前沥青混合料温度宜控制在155℃以上，松铺系数经试铺确定。
3）碾压
BRA改性沥青的粘附性较好，因此，应先用钢轮压路机碾压，并紧凑安排压实，压路机紧跟摊铺设备碾压，初始碾压温度要大于150℃，然后进行复压、终压。
4、工程后续跟踪检测评定
本项目工程质量检验评定，按京张高速公路中修罩面工程招标文件及相关文件要求进行。本项目路面工程铺筑完工后，建议在竣工验收后0天、180天，360天对路面进行使用状况的检测。检测项目包括：车辙、路面弯沉、平整度等测试。
最后，对布敦天然岩沥青改性沥青路面做出技术、经济评价。
关键词：岩沥青;配合比;施工工艺要求
Abstract: This paper take the mix design for rock asphalt modified asphalt mixture, mix of high temperature stability and resistance to water damage, performance verification and proposed site construction control standards.Key words: rock asphalt; mixing ratio; construction technology requirements
中图分类号：U215.14文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
工程项目概况
布敦岩天然岩沥青，是产自南太平洋印度尼西亚苏拉威西省，布敦岛（BUTON）的一种天然沥青。它是古代石油渗透到岩层间，经过长期的海底沉淀、承受压力和地质变化而形成的沥青岩，挖掘后经破碎加工而成的微细颗粒状粉末，呈浅褐色，其中沥青含量约为20%～40%，其余均为石灰岩类矿物质。
由于天然沥青常年与自然环境共存，性质特别稳定，且通常具有非常优良的路用性能。大量研究与工程实践表明，使用天然改性沥青铺筑的沥青路面，具有高使用寿命、高稳定性、高抗水损与很强的耐微生物侵蚀的能力、很高的抗疲劳强度，显著改善和提高沥青路面性能。
布顿天然岩沥青改性沥青混合料设计
对原材料性能的要求
布敦天然岩沥青性能要求
布敦天然岩沥青不直接作为一种沥青使用，而是做为沥青混合料的添加剂（改性剂）而使用。目前我国尚无全国性的布敦天然岩沥青技术指标， 但是，上海地区经过十年道路路面工程实践，证明布顿天然岩沥青混合料有良好的路用性能。
2）基质沥青性能要求
根据本项目所处交通、气候情况，依据京张高速公路中修罩面工程招标文件要求，本项目设计选用AH—70沥青为本段的粘結料。
布顿天然岩沥青掺量的确定
布顿天然岩沥青掺量的初步确定
布顿天然岩沥青改性沥青混合料方案的确定，主要是布顿天然岩沥青掺量的确定，是根据已有工程使用技术经验，特别是应用布顿天然岩沥青效果较好的工程案例，结合工程项目的气候、交通设计条件、使用层位、费用成本等因素进行用量的初步确定。
本项目罩面工程拟采用25%、30%掺量（布顿天然岩沥青+基质沥青）。是根据上海地区的《布敦天然岩沥青改性沥青路面技术规程》（DBJ/CT085—2010），不同掺量的性能要求规定及河北青银高速公路布敦天然岩沥青改性沥青路面试验路情况，初步确定的。
2）布顿天然岩沥青掺量的优化设计
具体做法是依据高速公路热仓料、填料、布顿天然岩沥青岩沥青、70号沥青进行配合比设计确定布顿天然岩沥青掺量。
（1）采用不添加布顿天然岩沥青时，即2合同沥青混合料的最佳油石比4.7%；
（2）抽提确定布敦天然岩沥青中沥青含量指标20.6%；
（3）本项目中修罩面工程，掺量拟定以25%、30%的添加量是岩沥青与（沥青+岩沥青）之比，计算出所需的布顿天然岩沥青在矿料中的掺量比和布顿天然岩沥青在沥青混合料中的油石比。拌和混合料进行马歇尔试验，浸水马歇尔试验，车辙试验、低温弯曲试验。最终确定最佳布顿天然岩沥青添加量为30%。
本项目按30%掺量计算，布顿天然岩沥青在混合料中的用量为1.745%，基质沥青在混合料中的用量为4.067%，布顿天然岩沥青的矿粉占1.47%，应（已）在集料掺配矿粉比例中适当扣除。岩沥青掺量比和基质沥青油石比指的是以矿料为基数。
布顿天然岩沥青沥青混合料配合比设计
1）、生产配合比设计
布顿天然岩沥青改性沥青混合料采用GTM试验，分生产配合比设计与验证两个阶段。
第一步，按常规GTM试验方法进行基质沥青（即不掺加布顿天然岩沥青）混合料的配合比设计，包括原材料的检验、沥青混合料级配确定、最佳油石比确定和性能检验。详见河北交通规划设计院试验检测室检验报告（冀交规（试）字（2011）第2489号（京张高速公路2009—2010年中修罩面2合同生产配合比设计）。
第二步，按GTM试验法，进行添加布顿天然岩沥青改性沥青混合料的配合比设计，室内成型的方法为,先将预热的目标级配集料加入室内试验用的小拌和机中，然后按掺配比例将布顿天然岩沥青（1.75%）加入拌和锅中，拌和15～30s；再加入基质沥青（4.07%）拌和、制备试件。要以布顿天然岩沥青改性沥青混合料技术性能要求进行各种性能检验，确定最佳油石比，并用马歇尔试验验证，测定各项技术指标。
布顿天然岩沥青改性沥青混合料的生产配合比设计，按现行沥青路面施工技术规范等进行。使用间歇式拌和机，应取样测试各仓的材料级配，确定各仓的配合比，供拌和机控制室使用。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各仓供料大体平衡。通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定最佳沥青用量。
布顿天然岩沥青改性沥青混合料施工工艺要求
布顿天然岩沥青改性沥青混合料试验段材料准备
本项目中修罩面工程结构为细粒式布顿天然岩沥青改性沥青混凝土（AC—13C）4cm47000平米。
根据确定的布顿天然岩沥青最佳掺量30%是岩沥青与（沥青+岩沥青）之比，相应的毛体积密度分别为2.552g/cm3。AH-70沥青的最佳油石比分别为4.7%。沥青用量为沥青混合料的4.07%，布顿天然岩沥青用量为1.75%。
布顿天然岩沥青改性沥青混合料的生产
机器投放布顿天然岩沥青方式
（1）当沥青混合料拌和楼（设备）设计存在两个矿粉仓时，可采用机器投放布顿天然岩沥青的方式，将符合质量标准的布顿天然岩沥青提升到其中一个独立的矿粉仓中。本项目因拌和设备只有一个矿粉仓，拟采用北京布顿科技发展有限公司的布顿天然岩沥青自动投放提升设备，添加布顿天然岩沥青。
（2）按生产配合比确定各种材料的用量参数，输入控制拌和楼的计算机，设置温度、时间的工艺参数。
（3）按如下程序拌和生产布顿天然岩沥青改性沥青混合料：计量好的集料先进入拌和锅，然后是计量好的布顿天然岩沥青也进入拌和锅，干拌时间比通常情况延长5～10s，以保证矿料与布顿天然岩沥青颗粒均匀混合。干拌结束后，将基质沥青喷入进行湿拌，湿拌时间可延长5～10s，也持不变。
（4）BRA改性沥青混合料的生产温度按表3.2控制。
（5）拌和后的混合料应均匀地裹覆沥青，无花白料、无结团成块或严重的粗细料分离现象，根据现场拌和效果对初定的干拌和湿拌时间进行检查和调整。
运输、摊铺、碾压
1）布顿天然岩沥青改性沥青混合料的现场施工温度按表3.3控制
2）摊铺
根据拌和机拌和能力、施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度，经计算确定摊铺速度，宜控制在2.0m/min～4.0m/min左右，保证摊铺机缓慢、均匀、连续不断地摊铺。摊铺过程中，不得出现停机待料或者随意更换摊铺速度。摊铺机应对沥青混合料进行较好地初步振实。摊铺前摊铺机熨平板加热温度应在100℃以上。摊铺温度与松铺厚度紧跟摊铺机测量，并予以记录，摊铺前沥青混合料温度宜控制在155℃以上，松铺系数经试铺确定。
3）碾压
BRA改性沥青的粘附性较好，因此，应先用钢轮压路机碾压，并紧凑安排压实，压路机紧跟摊铺设备碾压，初始碾压温度要大于150℃，然后进行复压、终压。
4、工程后续跟踪检测评定
本项目工程质量检验评定，按京张高速公路中修罩面工程招标文件及相关文件要求进行。本项目路面工程铺筑完工后，建议在竣工验收后0天、180天，360天对路面进行使用状况的检测。检测项目包括：车辙、路面弯沉、平整度等测试。
最后，对布敦天然岩沥青改性沥青路面做出技术、经济评价。