布敦巖瀝青產(chǎn)于印度利西亞蘇拉威西島東南部的布敦島,是天然瀝青的一種,其天然瀝青含量約18-30 %左右,其余為礦物質(zhì),其外觀呈深褐色,稍有煤油味。 布敦巖瀝青的形成是由于石油在巖石孔隙中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)億萬(wàn)年的沉積變化,在熱、壓力、氧化、溶媒、細(xì)菌的綜合作用下生成的天然瀝青類(lèi)物質(zhì),其組成特點(diǎn)是不含蠟,且氮、氧、硫等雜原子含量大。在天然瀝青基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)調(diào)配、粉碎、烘干等形成目前市場(chǎng)上常用的瀝青改性劑--布敦巖瀝青(簡(jiǎn)稱(chēng)BRA)。以布敦巖瀝青為改性劑的瀝青混凝土具有良好的高低溫穩(wěn)定性、抗水損壞能力,尤其抗老化能力強(qiáng)、耐久性好。與廣泛使用的SBS等聚合物改性瀝青相比,天然巖瀝青是石油基的固體,與瀝青的相容性非常好,可以形成一種以天然瀝青大膠束分子為中心,普通瀝青小分子填充、包圍的新的膠體結(jié)構(gòu),改性后不易離析,性能非常穩(wěn)定。
經(jīng)過(guò)加工后的布敦巖瀝青中天然瀝青的含量穩(wěn)定為25%正負(fù)1%,其余為石灰?guī)r礦物質(zhì)。其外觀呈深褐色細(xì)顆粒狀,4.75mm通過(guò)率是100%,2.36mm通過(guò)率是90%以上,稍有煤油味。布敦巖瀝青的改性機(jī)理一般認(rèn)為如下: 1.布敦巖瀝青中天然瀝青瀝青質(zhì)含量非常高,可以達(dá)到普通瀝青的10倍以上,天然瀝青和普通瀝青共混后,天然瀝青吸收普通瀝青中芳香分和飽和分,相互之間四組分重新調(diào)整,從而達(dá)到改性普通瀝青的目的。 2.布敦巖瀝青中的石灰?guī)r礦物質(zhì)很細(xì),吸收瀝青的能力非常好,其中碳酸鈣含量很高,呈堿性,可加強(qiáng)瀝青與集料的粘附性,在印尼也將其稱(chēng)為活性劑;布敦巖瀝青中含有較多的雜原子,且這些雜原子以官能團(tuán)的形式存在。這種形式使巖瀝青的浸潤(rùn)性和對(duì)自由氧化基的抵抗力顯著提高,從而使瀝青與集料的粘附性和抗剝落性均得到顯著改善。 3.通過(guò)掃描電子顯微鏡分析,在布敦巖瀝青改性瀝青中瀝青和布敦巖瀝青顆粒相互包容,相互滲透,形成一種彼此交錯(cuò)的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)決定了改性瀝青具有良好的流變性能和熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性能。 4.通過(guò)紅外光譜分析,布敦巖瀝青改性瀝青后沒(méi)有產(chǎn)生新的吸收峰,且峰位也沒(méi)有出現(xiàn)大的位移,可以說(shuō)明布敦巖瀝青改性過(guò)程未產(chǎn)生新的官能團(tuán),即布敦巖瀝青和基質(zhì)瀝青沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),巖瀝青的改性只是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理混溶過(guò)程,這樣既保留了巖瀝青的穩(wěn)定性,又保留了瀝青的韌性。 5.通過(guò)瀝青的熱重分析,布敦巖瀝青的加入使得瀝青熱分解溫度逐漸向高溫方向移動(dòng),表面布敦巖瀝青的加入,使得改性瀝青的熱裂解難度大于基質(zhì)瀝青;隨著溫度增加,改性瀝青的失重率比普通瀝青有明顯下降,可見(jiàn)布敦巖瀝青的加入大大提高了瀝青的熱穩(wěn)定性。 6.通過(guò)差示掃描量熱分析,布敦巖瀝青改性過(guò)程通過(guò)摻入布敦巖瀝青和機(jī)械共混作用,使瀝青中結(jié)晶性組分的存在形式、數(shù)量以及組分的相轉(zhuǎn)化方式發(fā)生了變化;同時(shí)也使得部分組分的熔融溫度發(fā)生變化,這些變化必然會(huì)改變?yōu)r青的微觀結(jié)構(gòu)。另外加上瀝青各組分的調(diào)整,巖瀝青的摻入過(guò)程不僅僅是一個(gè)鑲嵌共混的改性過(guò)程,同時(shí)也是對(duì)瀝青自身性質(zhì)的改善,由于這些原因?qū)е赂男詾r青在升溫過(guò)程中吸熱峰面積減少,吸熱量降低,這就顯示出瀝青經(jīng)過(guò)布敦巖瀝青改性后,溫度穩(wěn)定性得到顯著改善,感溫性降低。
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