布敦天然岩沥青(BRA)及其混合料性能研究

摘要

目前，布顿岩沥青（BRA）的研究和应用越来越广泛，但国内在推广BRA改性沥青时仍缺少相应的技术规范，限制和制约了其大规模的推广应用。本文通过室内试验和现场施工，结合理论分析对BRA改性沥青及沥青混合料的性能开展了研究。 首先分析了BRA沥青的基本性质，对BRA沥青的组分进行分析，室内制备BRA改性沥青后，基于针入度指标体系对其进行了试验分析。BRA加入后，沥青的针入度降低，而其针入度指数增大，软化点和当量软化点均呈现增大趋势。在合适的掺量范围下，改性沥青其低温性能仍可与基质沥青相当。 而后基于SHRP的评价体系，对BRA改性沥青的流变特性进行了研究，评价了其高温流变特性、低温流变特性、PG分级温度和粘度性能。BRA加入后，改性沥青的复数模量和G*/sinδ提高，而相位角降低，同时影响了沥青的高温和低温分级温度。随着BRA用量的不断增加，沥青的高温分级温度呈现为逐渐增高，而其低温分级呈现为逐渐降低的趋势。 基于二阶段设计方法，首先确定普通沥青混合料的矿料级配、配合比、最佳沥青用量。而后考虑到BRA含有的沥青含量和灰分含量，确定了BRA改性沥青混合料的配合比以及最佳沥青用量。在此基础上，调整不同的BRA掺量，考察了BRA改性沥青混合料的路用性能。BRA对沥青混合料的高温性能有显著的改善作用，随着BRA掺量的提高，沥青混合料的动稳定度不断增大；随着BRA掺量的提高，沥青混合料的破坏强度、破坏应变和劲度模量有轻微的增大，但与基质沥青混合料的结果相差不大，表明 BRA的加入不会降低和消弱沥青混合料的低温性能；随着 BRA掺量的提高，沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度比和冻融劈裂残留强度比增大，表明 BRA可以一定程度上改善沥青混合料的水稳定性。 在上述研究的基础上，结合BRA改性沥青路面的试验段，提出了BRA沥青路面现场施工控制工艺，并分析了施工环节的需要注意的事项。在现场对 BRA改性沥青混合料的目标配合比和生产配合比进行设计。对试验段铺筑时的生产、运输和摊铺及接缝进行了总结。施工质量检测表明，BRA改性沥青路面具有良好的施工效果，满足沥青路面的技术要求。

目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

第二章 BRA性能及改性沥青的研究

2.1 布敦岩沥青（BRA）性能特点及改性机理

2.2 BRA改性沥青的制备

2.3 BRA改性沥青针入度体系性能研究

2.4 小结

第三章 基于Superpave体系的BRA改性沥青流变特性研究

3.1 试验方法

3.2 高温流变性能试验结果

3.3 低温流变性能试验结果

3.4 沥青PG温度分级结果

3.5 粘度性能试验结果

3.6 小结

第四章 BRA改性沥青混合料的配合比设计

4.1 原材料性质

4.2 普通沥青混合料配合比设计方法

4.3 BRA改性沥青混合料配合比设计方法

4.4 小结

第五章 BRA掺量对沥青混合料路用性能影响

5.1 高温稳定性试验

5.2 低温稳定性试验

5.3 水稳定性试验

5.4 本章小结

第六章 BRA改性沥青混合料施工技术研究

6.1 施工前准备

6.2 BRA改性沥青混合料配合比设计

6.3 试验段铺筑

6.4 施工质量检测

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 进一步研究

参考文献

致谢