布敦岩沥青无机粉粒微观特征及改性机理

摘要

为了研究布敦岩沥青(Butonrockasphalt,BRA)中天然无机粉粒在沥青混合料改性过程中的作用,对布敦岩沥青中天然无机粉粒的特性和改性效果进行了分析.利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)测定了无机粉粒的X射线衍射谱和微观图像;通过K值法和灰度图像处理,分析了布敦岩沥青中的天然无机粉粒的矿物组分、微观特征及其形成机制;采用动态剪切流变试验和混合料性能试验,测定了天然粉粒对胶浆和混合料性能的影响.结果表明:布敦岩沥青中天然无机粉粒含有约85％的碳酸岩,主要由古海洋生物残骸形成;其余约15％成分为石英、云母和石膏,比例约为7:6:1,颗粒表面覆盖的层状和片状晶体构成的微观粗糙构造的面积可达80％以上;原始微观形貌特征和有机胶结料对粉粒微观构造的填充状态是影响天然粉粒改性效果的主要因素,以天然无机粉粒取代机制矿粉使沥青胶浆车辙因子最多提高0.524 kPa,动稳定度提高18.8％,冻融劈裂强度提高5.1％,冻融劈裂强度比提高至83.5％以上;复合改性时,天然无机粉粒能够作为助剂改善沥青质改性胶结料和沥青混合料的性能.当采用天然沥青质改性时,无机粉粒使沥青胶浆车辙因子提高0.674～0.910 kPa,动稳定度提高21.1％～25.6％,冻融劈裂强度提高3.5％～5.6％,冻融劈裂强度比由85％提高至90％以上.