布敦沥青岩特性与技术标准研究

陆学元，凌东强，胡应德

(1. 安徽省交通控股集团有限公司，安徽 合肥 230088； 2. 安徽省铜陵市公路管理局，安徽 铜陵 244000；3. 南京东德道路工程咨询服有限公司，江苏 南京 210017)

0 引 言

布敦沥青岩(Buton-Asphalt-Rock, BAR)是产自南太平洋印度尼西亚苏拉威西省布敦岛(Buton)经长期变化和综合作用下形成的一种由布敦沥青和布敦岩矿组成的天然硬质沥青岩体。通过采用机械挖掘形成块状经运输至破碎机，将大小不同的块状布敦沥青岩进行破碎、分离后进入烘干设备经研磨、筛分、除尘、分拣等加工工艺，剔除部分黏土和水分等杂质含量而形成今天市场上通常称为、使用的天然布敦岩沥青。因其该材料由少量布敦沥青(BA)和多量布敦岩矿料(BR)构成较为单一的黑褐色“BAR-3型布敦沥青混合料”原材料，笔者定义为布敦沥青岩(BAR)。与国内外其它岩沥青相比(如：四川青川、新疆和北美岩沥青以及特立尼达和多巴哥等地区天然岩沥青)，呈现出含有更多岩矿料(俗称灰分)的特征[1-4]。文献[5]说明“天然岩沥青可单独与石油沥青混合料使用或与其他改性沥青混融后使用”，但尚未形成技术标准。研究成果与工程实践表明：布敦沥青岩中纯天然岩沥青作为一种硬质沥青，可替代部分石油沥青并与其形成调和复合式改性沥青，从而提高沥青混合料路用性能[6-9]。

相关学者对布敦沥青岩改性机理和绝大部分为布敦岩矿料的矿物成分进行了试验研究[10-13]，对推广布敦沥青岩应用提供了有利技术支撑。从实践效果来看，目前国内外工程中基本采用直投式生产工艺，尤其是布敦沥青岩改性沥青混合料表面层的工程项目，有成功案例也有失败案例。目前因布敦沥青中的添加量还存在较多差异性，且对布敦岩矿料的特性认知及布敦沥青岩质量与技术控制标准尚未形成系统化，故尚未达到类似于SBS改性沥青材料大规模应用程度，仅限于试验和推广阶段。随着研究工作深入，布敦沥青岩材料技术控制标准、定义、命名和试验方法及路用性能研究方面有了很大进展，但研究方法和成果还存在一定的差异性[14-20]，工程耐久性还需较长时间来验证。综上所述，有必要对布敦沥青岩中的布敦岩矿料(BR)和布敦沥青(BA)及BAR的材料特性和掺量等技术参数、试验方法和技术与质量控制标准作进一步深入研究和探讨，形成BAR技术控制标准，以揭示BAR材料的使用价值。

1 试验方法与材料特性

按照文献[18]要求，以不同时间、不同批次的工程用布敦沥青岩为研究对象，分别采用燃烧炉法、马福炉法和C2HCl2离心分离法等方法，并同步进行布敦沥青岩干法筛分和布敦岩矿料干法、水洗法级配筛分试验，实测布敦沥青含量(质量分数，文中涉及的含量、掺量除特别说明外均为质量分数，%)和密度，结果汇总如表1。其中：BAR含水率和亲水系数分别为1.2%和0.87，表观相对密度为1.364～1.750；BA相对密度为1.025，BR表观相对密度为2.133～2.254。

表1 不同试验方法的布敦沥青岩材料试验结果Table 1 Test results of different test methods about BAR materials

从上述23次施工用不同批次布敦沥青岩材料，在不同时间内进行BAR试验结果可知：

1)燃烧炉法(T0735-2011)和沥青灰分含量的马福炉法(T0614-2011)实测布敦沥青含量较沥青混合料中沥青含量试验(T0722-1993) C2HCl2离心分离法所沥青含量偏大。其中：马福炉法最大(49.7%～54.8%)，燃烧法次之(21.10%～28.16%)，离心分离法最小(22.8%～31.0%)。经燃烧炉后形成的剩余布敦岩矿料再经马福炉煅烧，其沥青含量在49.5%～54.8%，这与文献[12]试验结果较接近。

笔者认为，造成马福炉法实测纯布敦沥青含量明显偏大的主要原因为：其两阶段煅烧且满足两次连续称量之差不大于0.3 mg的时间较长以及温度过高(900 ℃±10 ℃)，使得包含纯岩沥青的非沥青成分(含碳物和不溶物、水分和CO2以及存在的易氧元素氧化等)物质全部挥发，仅留下残留物无黑色的无机物(灰分含量)偏小，从而相应烧失量即所谓的沥青含量明显增大，纯布敦沥青含量偏离真值最远，即便增加试样代表性(50 g左右)，测得的挥发物视为所谓沥青含量仍然偏大。虽然燃烧炉法的试样代表性增至1 500 g左右，但由于各厂家的燃烧炉之间均存在不规律温冲，即按规定设定为538 ℃±5 ℃，在放入托盘布敦沥青岩材料时，燃烧炉门打开瞬间，温度急剧下降，在锁定燃烧室门后加热燃烧时，很难立刻维持在538 ℃，往往会冲到550 ℃～580 ℃，然后燃烧炉再自身缓慢调节维持在538 ℃，这很容易导致所测得数据离散性较大，且剩余残留物部分含有黑色物质，也说明实测的所谓沥青含量结果较马福炉高温煅烧小，沥青含量也离真值较远；以C2HCl2为溶剂的离心分离法试验温度远较上述两种方法偏低且与施工工艺相一致，测定的沥青含量与真值较为接近，可作为沥青含量的标准试验方法。

2)布敦沥青岩干法筛分级配明显较燃烧炉法后和离心分离法后的水洗级配偏粗，但与燃烧炉法后干法筛分级配中各筛孔质量通过百分率接近；采用离心分离法剩余布敦岩矿料干筛法筛分与对容器中剩余布敦岩矿料再用水洗法筛分，二者级配相差不大；离心分离法后布敦岩矿料级配较燃烧炉法后水洗级配明显偏细。

笔者认为，燃烧后剩余布敦岩矿料采用干法筛分时，尽管布敦沥青已挥发，若未对托盘内剩余的布敦岩矿料用手指将其揉搓变细而直接采用干法筛分，时有部分岩矿料(灰分)会出现团结现象，导致与布敦沥青岩干法筛分结果较接近。离心分离法后的干法筛分和水洗筛分级配差异不大的主要原因是：C2HCl2抽提后的布敦岩矿料已较为洁净、清澈，直接采用容器中剩余的岩布敦矿料干筛法筛分以及容器中剩余布敦岩矿料再用水洗法筛分较小所致，从而导致离心分离法后的BR级配较燃烧炉法后级配明显偏细。结果表明：布敦岩矿料级配呈现出粗于矿粉、细于机制砂细集料级配[5]的一种矿质集料。布敦沥青岩其含有的岩矿料表面裹覆着布敦沥青，一般只能采用干法筛分来评价布敦岩的颗粒粒度级配范围；采用离心分离法能够将BR与BA彻底剥离和分离，再用水洗筛分级配评价BR级配范围较为科学合理。

3)从BAR材料表观相对密度、含水率、BA和BR相对密度、亲水系数等物理参数可知，布敦沥青岩和布敦岩矿料密度均明显大于纯布敦沥青和基质沥青密度，且布敦沥青岩在水中的膨胀体积小于在煤油中的膨胀体积。这表明：布敦沥青岩对沥青的亲和力大于对水的亲和力，在工程应用时难以采用湿法工艺进行施工。

2 布敦沥青与基质沥青改性技术

为正确分析布敦沥青岩中回收布敦沥青的试验方法和过程对沥青结合料指标的影响，笔者采用文献[21]中从沥青混合料中回收沥青的方法(阿布森法)对回收布敦沥青进行了空白比对标定试验。

试验方案采用70#道路石油沥青，试样3 kg，分为3等分。第1份为对比沥青原试样，直接进行常规试验；第2份在常温下溶解于工业用C2HCl2(其浓度为1∶5)溶剂中并静置24 h，之后采用阿布森法回收沥青；第3份采用添加4%矿粉+沥青搅拌均匀后(165 ℃)冷却至常温，再将其溶解于C2HCl2溶剂中静置24 h，并以阿布森法回收其中沥青，试验结果如表2。

表2 70 #道路石油沥青比对试验结果Table 2 Comparison test results of 70# road asphalt

为进一步研究布敦沥青岩中布敦沥青及其与基质沥青复合的改性沥青技术指标变化规律，笔者以工业用C2HCl2为溶剂，采用离心分离法(T0722-1993)将布敦沥青组分从布敦沥青岩中抽提出来，实测布敦沥青岩中布敦沥青含量(28.16%)，得到纯布敦沥青与C2HCl2混合液，再依据阿布森法(T0726-2011)对布敦沥青岩进行回收布敦沥青试验。

试验方案分别以铜陵和合肥沥青拌和站使用的不同批次布敦沥青岩作为AC-20石灰岩(中面层)和AC-13玄武岩(上面层)改性沥青混合料，总油石比分别为4.3%和4.9%。其中，中面层BR占集料质量的1.2%，即BAR占集料质量为1.7%；上面层BR分别占集料质量的1.7%、2.9%，即BAR占集料质量为2.4%、4%。据此分别计算对应的布敦沥青和基质沥青重量并称重，并充分搅拌均匀构成的3种复合改性沥青结合料，试验结果如表3。其中70#基质沥青软化点为46.5 ℃。

表3 铜陵和合肥项目布敦岩阿尔布森法试验结果Table 3 BAR Abson method test results(Tongling and Hefei project)

1)由表2可知：添加了C2HCl2和矿粉回收的70#沥青的常规指标变化较小，均复合规定的重复性误差要求，回收过程对70#沥青常规指标基本不产生影响。采用阿布森方法回收能排除C2HCl2和矿粉影响，回收的沥青试样具有代表性，这说明采用阿布森法对沥青回收和评价是合适的。

2)由表3可知：布敦沥青属于硬质高黏度沥青，基本符合文献[19]规定的高黏道路沥青质量标准。布敦沥青与70#基质沥青质量之比由0增至12.6%时，复合改性沥青软化点由46.5 ℃增至54.5 ℃，软化点增幅较显著；当由12.6%增至15.6%时，其软化点由54.5 ℃增至57.5 ℃，此时调和复合改性沥青的软化点最高；当增加至30%时，软化点增加不明显，接近聚合物SBS改性沥青I-D级技术指标要求[5]。这说明了布敦沥青岩和70#基质沥青形成的改性沥青混合料中，BR最大掺量(占矿料质量之比)为1.7%，即BAR最大掺量(占矿料质量之比)为2.4%。结合文献[6]研究成果和不同层位(上、中、下面层)的布敦沥青岩改性沥青混合料功能要求，提出布敦沥青与70#沥青适宜的外掺量(BA与70#沥青质量比)为7%～15%，对应岩矿料与矿质集料适宜的外掺量(BR与矿料质量比)为1.0%～1.7%。

3 布敦沥青拌和及黏附性分析

为模拟布敦沥青岩与集料在拌和楼干拌过程中的布敦沥青岩裹覆情况，笔者首先将粗集料进行水洗烘干处理，将BAR与粗集料在室内采用小型拌和锅拌和，以便能够清楚观察BAR与粗集料裹覆和黏附及BAR在锅底是否结团、结块等情况。

试验采用4挡热仓，石灰岩粗集料与布敦沥青岩质量比分别为36∶18∶37∶8∶1.7，将粗集料在烘箱加热至180 ℃，按比例分别称重后倒入拌合锅中，再将常温布敦沥青岩倒入其中进行拌和，时间分别为30、45、60、75 s。为节约篇幅，笔者选取BAR+粗集料拌和60 s裹覆试验情况，如图1。

图1 BAR+粗集料拌和60 s裹覆情况Fig. 1 The mixing of BAR and coarse aggregate as well as the 60 scoating condition

为进一步验证布敦沥青岩与玄武岩粗集料(9.5～13.2 mm)的黏附性，试验采用BAR占矿料质量比分别为1.7%和2.3%，换算为BAR与基质沥青质量比分别为1.7∶4.0和2.3∶4.3，即分别为42.5%和53.5%；BA+70#沥青总油石分别为4.4%、4.9%。其次分别对BAR和相应基质沥青进行搅拌复合改性，得到分别为基质沥青、1.7%BAR+基质沥青、2.3%BAR+基质沥青、SBS改性沥青这4种结合料。水煮法黏附性试验结果如图2。

图2 与粗集料黏附情况Fig. 2 Adhesioncondition with coarse aggregate

1)图1表明：随着拌和时间延长，布敦沥青岩与集料裹覆越充分，但没有与粗集料形成完全裹覆与黏附状态，集料表面渐次出现黏附的黑色斑点状布敦沥青，未见析出呈液态的布敦沥青包裹于集料上，集料表面大部分仍处于裸露状态，在此温度内BAR始终以固体形式存在，并没有发生布敦沥青从布敦岩矿料表面上剥离与分离，转而与粗集料优先结合和裹覆的现象。实验还发现在任何时间段拌合锅底部均未出现布敦岩沥青结块现象。

笔者认为，布敦沥青岩与集料在小型拌和锅热拌(180 ℃)过程中，立式星星状叶片在约80 r/min搅拌和剪切作用下，很难将布敦沥青岩中的纯岩沥青与布敦岩矿料分离，进而形成纯岩沥青与粗集料的裹覆状态。同时也有可能是BAR占矿质集料质量比为1.7%(布敦沥青占矿料质量比为0.47%)，这不足以裹覆集料表面形成明显沥青油膜状态。

2)由图2表明：经水煮法实测的4种沥青结合料与玄武岩粗集料的黏附状况均较好，没有剥落情况，黏附等级均能达到5级。其中SBS改性沥青黏附油膜厚度最为均匀，掺量分别为1.7%、2.3%的BAR与基质沥青搅拌均匀的改性沥青油膜厚度较基质沥青均匀。基质沥青油膜黏附性虽不及其他3种胶结料，但差异不大。其中：1.7%BAR与基质沥青形成的改性沥青黏附效果接近SBS改性沥青，黏附性介于SBS改性沥青和基质沥青之间。尽管2.3%BAR+基质沥青中布敦沥青与基质沥青质量之比为15%，大于1.7%BAR+基质沥青中的布敦沥青质量与基质沥青质量之比为12%，但试验结果表现为前者黏附性不及后者，这主要是布敦沥青岩掺量过大，容易导致布敦沥青岩中含有绝大部分为布敦岩矿料对玄武岩粗集料黏附性造成一定影响，基质沥青中轻质油分不足以被布敦沥青岩中布敦硬质沥青吸收导致黏附性降低所致。

4 布敦沥青岩微观试验及分析

为充分探讨布敦沥青岩中绝大部分为布敦岩矿料的微观结构变化，笔者分别采用日本Hitachi公司生产的扫描电镜(SEM，型号为S-3400N Ⅱ)、能普仪(型号为EX-250)和射线荧光光谱分析仪(型号为Axios Advanced X)对项目用矿粉试样的两种试验样进行了微观结构试验分析，对微区主要元素进行了定性和定量分矿物成分分析，获得了表面显微结构形貌与成分信息，并揭示了布敦岩矿料物理和化学属性。布敦岩矿料试样为经燃烧炉燃烧法和C2HCl2离心分离法试验后再经水洗后的剩余布敦沥青岩矿料，矿粉为原样矿粉。扫描电镜微观结果如图3；扫描电镜测微区采用能谱仪分析其化学元素，结果如表4；X射线荧光光谱分仪实测化学成分和微量元素结果如表5。其中：测试能谱试验分析时，先基于扫描电镜的3种不同材料微观结构框图内通过X射线衍射这3种粉末状材料，当发生光与标定材料相同的标准能谱对比时，可被检测出来确认各化学元素。

图3 扫描电镜微观结果Fig. 3 Microscopic results of scanning electron microscopy

元 素重量/%原子/%备 注矿粉谱图ONaMgAlSiKCaTiFeSn总量56.5674.340.460.421.151.003.632.839.507.111.660.8923.0912.110.300.132.550.961.080.19100.00可能被忽略的峰:10.990 keV;处理选项:所有经过分析的元素(已归一化);重复次数=5燃烧水洗COMgAlSiSKCaFe总量21.1531.7046.7752.640.680.511.430.953.942.531.060.590.320.1523.5210.571.130.37100.0没有被忽略的峰;处理选项: 所有经过分析的元素(已归一化);重复次数=5

(续表4)

元 素重量/%原子/%备 注抽提水洗COMgAlSiSKCa总量15.7024.7747.4356.180.260.220.590.461.511.064.923.321.771.050.450.2225.7912.19100.00没有被忽略的峰;处理选项: 所有经过分析的元素(已归一化);重复次数=5

表5 BR荧光光谱仪化学成分分析结果Table 5 Results of chemical composition analysis of BR fluorescence spectrometer

笔者认为，布敦岩矿料具有上述微观构造特征，与布敦沥青岩成岩构造和沉积年代久远有关；布敦沥青具有较强的黏附性能，与宏观分析的布敦沥青岩+70#沥青具有较好黏附性的结论一致。经538 ℃高温燃烧炉燃烧后，部分有机物和矿物化学元素在高温灼烧后发生改变，并在燃烧炉抽吸作用下微细小颗粒灰分会发生飞散，使得其较抽提筛分后BR表面光亮。矿粉表面构造特征主要是由矿粉经球磨机反复碾磨后，其颗粒颗粒尺寸(粒径)更小，大小分布更均匀和矿粉矿物成分化学组成所致。

2)在扫描电镜框图范围内，笔者采用X射线能谱仪分别对矿粉、燃烧后和C2HCl2抽提后经水洗烘干的洁净布敦岩矿料进行化学元素检测。由其结果可知：矿粉中氧、钙、硅、铝和铁的重量比依次为56.56%、23.09%、9.5%、3.63%、2.55%，未见碳元素和硫元素；布敦岩矿料中碳、氧、钙、硅、铝和铁的化学元素重量比依次为21.15%、46.77%、23.52%、3.94%、1.51%、1.57%。这表明矿粉中所含化学元素是构成CaO、SiO2、Al2O2和Fe2O2等主要氧化物化学成分，基本与水泥熟料具有相同化学成分，这与文献[11]对矿粉研究结果不一致，可能是所用试样矿粉材质不同造成的；布敦岩矿料中上述元素是构成CaCO3、CaO、SiO2、Al2O2和Fe2O2等氧化物的主要成分，基本与沉积石灰岩具有相同的碳、氧、钙、硅、铝等主要化学成分，这与文献[10]分析结果一致；经燃烧后的BR碳元素重量比(质量克拉克值)和原子百分比(原子克拉克值)较三氯乙烯抽提后BR有所增加，钙元素重量比和原子百分率有所降低。

3)由X射线荧光光谱仪进一步分析结果可知：位于东南亚Buton岛布敦沥青岩可检测的化学成分总量为68.99%以及含有硫、锶、钡、铬等金属和非金属等微量化学元素。其中：WCaO≥48.3%、WSiO2≥13.6%、WAl2O2≥3.2%、WFe2O2≥1.7%、WMgO≥1.4%。表明BR中含有绝大部分碱性氧化物，其次为SiO2氧化物，无C元素，这些氧化物是构成硅酸类结晶造岩矿物的主要成分，而不能形成碳酸盐矿物结构，这与采用X射线衍射(XRD)图谱仪对BR分析结果[10-11]中的碳酸钙含量较高不一致；同时与文中采用EX-250能普仪对BR分析结果中含C元素不一致。

笔者认为，这可能是本次试验采用将BAR中BR和BA分离后剩余洁净BR与文献[10-11]中研究采用被布敦沥青(BA)包裹的布敦沥青岩(BAR)不同所致；也可能是本次试验所采用的仪器不同和检测精度不同所致。为此笔者查阅相关文献，其中文献[20]中分析了苏拉威西岛埃达克岩列举的137个岩石化学元素数据分析结果(共含8个文献记载数据)的主要化学成分大部分为SiO2和Al2O2，其他不足10%，列举元素数据中也没有C元素，与本研究分析结果中不含C元素相同，但与本次研究结果中含有绝大部分为CaO含量有所不同。因此还不能推测确定BR中是否含有碳元素或者BAR中含有的石油有机物(BA)中的碳元素是否被带入到BR中。结合矿床地质和地球环境有关该地区的岩矿和笔者的研究成果，认为采用型号为Axios Advanced X射线荧光光谱分析仪的分析结果与文献[20]结果相一致更为可靠，即BR是由硅铝酸钙结晶矿物构成，而非公路行业以前所认为的BR由碳酸盐矿物构成。

5 试验方法评价与技术控制标准

5.1 评价1

上述研究成果认为：灰分试验方法不适合评价布敦沥青岩性能，主要是因其试验规程规定的温度过高无法反映实际施工温度且试样代表性不足(仅5g)，以及灰分控制标准不能反映布敦沥青岩中的布敦沥青实用价值和检沥青含量真值；燃烧炉法测定沥青含量尽管较为方便快速，但因其温度过高和存在温冲影响对布敦沥青岩标定较为困难，容易导致实测布敦沥青含量明显偏大且离散性较大，不适用于评价布敦沥青岩中的布敦沥青含量控制标准。总之，燃烧法和马福炉法在规定试验温度下，样品中的矿质材料将有所分解，表现为质量减小，这部分质量损失不应作为“布敦沥青含量”；C2HCl2溶解度试验方法虽在基质沥青技术控制标准[21]中规定大于99.5%，但对布敦沥青岩中主要成分为布敦岩矿料而言，所规定的沥青试样重量太少(仅2 g)，不具有判定布敦沥青岩质量的代表性。考虑到沥青溶解度试验与沥青混合料中沥青含量试验的离心分离法实质上均为测定沥青含量，而且工地试验室一般不配备溶解度实验仪器等因素。综合考虑上述因素及布敦沥青岩矿、布敦沥青岩加工特性和质量波动性，笔者采用C2HCl2离心分离试验法更能准确控制布敦沥青岩中的布敦沥青含量，有利于体现布敦沥青的使用价值和试验可操作性，同时以布敦沥青含量或油石比概念来表述布敦沥青岩比采用灰分含量和溶解度概念来表述布敦沥青岩性能更为科学、准确和清晰。BAR中BA含量技术控制标准在23%～30%较为合理。

5.2 评价2

通过对不同批次布敦沥青岩不同筛分试验所得到的级配变化较大，颗粒粒径大小介于细集料和矿粉之间。考虑到试验便捷性、布敦沥青岩特性和质量稳定性等因素，笔者采用干法筛分试验评价布敦沥青岩级配范围较为合适；由于马福炉煅烧温度过高且试样数量太少导致难以有效筛分，燃烧炉燃烧法温度虽较马福炉煅烧有所降低，但试验加热温度明显较拌和站生产加热温度偏高，且自身温控偏差较大，尽管试验样品重量具有代表性，但干法筛分试验级配明显粗于水洗法筛分级配且筛分离散性较大。

笔者采用C2HCl2离心分离布敦沥青岩(BAR)中的布敦岩矿料(BR)和布敦沥青(BA)，其形成的剩余BR级配与被BA包裹黏附的岩矿料级配具有一致性，BR内部结构和矿物成分不发生改变。故水洗筛分试验能较客观反映出BAR中BR的级配组成，可准确对布敦岩矿料颗粒级配和级配范围进行质量评价，同时质量抽检试样具有代表性、试验结果变异性较小、与拌和楼实际搅拌状态较为接近等优点，更有利于将其级配组成参与到沥青混合料矿料级配设计之中。因此，C2HCl2抽提和水洗筛分试验作为岩矿料级配控制范围合理可行。结合布敦沥青岩资源特性和加工工艺水平等因素，笔者提出BAR和BR的试验方法和级配控制范围如表6。

表6 布敦沥青岩和布敦岩矿料级配范围Table 6 Grading range of BAR and BR

5.3 评价3

通过不同试验方案空白标定和常规指标试验检测与分析可知，采用C2HCl2离心分离法和阿布森法对布敦沥青岩进行回收布敦沥青是科学合理的。对布敦沥青和70#道路石油沥青形成的复合改性沥青提出合理的技术控制指标，有助于提高布敦沥青岩供应商和施工承包单位对原材料加工工艺和质量控制的重视程度，有利于现场施工质量技术控制，能体现出布敦沥青所发挥的功效作用。

为区分印度尼西亚苏拉威西岛(Sulawesi)卡盆卡矿区的岩石沥青(硬性)和拉维里矿区的胶浆沥青(软质性)，结合文中研究成果及相关规范、标准，笔者提出适合于布敦沥青岩和布敦沥青及与70#基质沥青形成的改性沥青技术控制指标和相应试验方法，如表7。

规范建筑工程的施工材料检测流程就需要有专业的检测人员利用专业的检测手段去胜任这份工作。为了保证检测结果的无误首先就是要借助与精密的测量仪器，但是保证建筑工程施工材料的质量还是掌握在检测人员的手中而仪器只是辅助工具。作为一名合格的建筑工程原料检测人员首先就是要有职业道德素养，其次拥有专业的检测技能。具有较高职业道德素养的检测人员对于他负责的检测材料都会秉着认真负责的态度。专业技能过硬经验丰富的检测人员能够灵活的利用手中的测量仪器完成测量任务。

表7 BAR中BA与BR及其复合改性沥青技术要求Table 7 Technology requirements of BA and BR in BAR and its composite modified asphalt

5.4 评价4

笔者曾在拌和站以直投方式(BAR占粗集料质量比例为1.7%)来模拟试验室干拌过程，发现经封闭式搅拌缸双卧轴的两叶片干拌15s后用装载机从拌缸下部接收并放出热料平铺在地面上观察，同样未能见到粗集料表面有明显的布敦沥青岩裹覆现象，与文中室内试验结果表现基本一致。

由布敦沥青岩、基质沥青、矿粉和集料在拌缸湿拌过程中而形成的布敦沥青岩改性沥青混合料与各种材料先后裹覆与黏附顺序及如何裹覆等机理问题还很难判断，国内外也罕见报道。

笔者认为，若工程中采用布敦沥青岩与粗、细集料先干拌方式生产，搅拌轴转速一般为48 r/min，此过程中为第1次搅拌，拌缸内含布敦沥青岩混合集料始终沿两搅拌叶片和搅拌轴处于循环圈闭合运动，使得布敦沥青岩与集料在翻滚运动状态下产生第1次分散、裹覆过程，很难通过叶片和搅拌轴将布敦沥青从布敦岩矿料表面剪切剥离开来，单独与集料充分裹覆，也会出现与试验室拌和过程中所表现的任何时间段拌合锅底部不会出现布敦岩沥青结块和团结现象。由于搅拌缸始终处于连续不停运动状态，因而也不会、也不易出现和试验室拌和终止时存在的布敦沥青岩与集料之间下沉、离析等相同问题。在随后称量中喷入沥青和矿粉，并在拌和缸内进行较长时间的2次湿拌过程中，布敦沥青岩于第1次干拌中被少量布敦沥青裹覆的粗、细集料表面基础上会再进一步与沥青、矿粉产生充分裹覆与黏结，最终形成布敦沥青岩改性沥青混合料。结合间歇式沥青拌和站生产效率，布敦沥青岩与集料的干拌时间宜为5～10 s，布敦沥青岩改性沥青混合料湿拌时间不宜少于55 s，以均匀裹覆集料为度。

5.5 评价5

由文中水煮法黏附性试验可知：沥青结合料与玄武岩粗集料在浸煮3 min后冷却放入常温水中，观察到粗集料颗粒表面沥青膜均未剥落，沥青膜完全保存，剥离面积百分率为0，黏附性等级均达到5级水平，但SBS改性沥青油膜最均匀，1.7%BAR+基质沥青形成的改性沥青结合料油膜较2.3%BAR+基质沥青形成的改性沥青的油膜均匀。

笔者认为，在总油石比分别为4.4%、4.9%条件下，BAR占基质沥青质量比分别为43%、53%，BA占基质沥青质量比为12%、15%的1.7%BAR+基质沥青和2.3%BAR+基质沥青两种结合料；随着BAR掺量增大，布敦沥青质含量逐渐增多，则需从更多基质沥青中加入轻质油分进行调和。因此，过多增加BAR量而不相应增加基质沥青用量往往会降低布敦沥青改性沥青的黏附性能，结合笔者以往研究成果和不同沥青面层的层位功能要求，提出 BA质量与基质沥青质量比宜控制在7%～15%。以此确定BR和BAR占矿质集料质量的掺量能够科学界定和凸显沥青路面工程中所用的布敦沥青岩中布敦沥青含量和质量控制等技术问题，规避了以往研究和应用中常以BAR占矿料质量的掺量偏大导致的在重交通、高温作用下布敦沥青岩改性沥青混合料表面层出现的BAR细粉逐渐向路表迁移，进而出现较严重的车辙、坑槽、泛油，以及承包商常说的“BAR发泡-松散路面”等质量问题。

5.6 评价6

由微观检测分析可知：布敦岩矿料表面和内部呈现丰富气孔和空洞以及纹理粗糙程度，尽管为单一物质材料，但颗粒间有胶凝物质材料填充，而矿粉呈现光滑和密实的单粒结构特征；在可检测到化学成分总量为68.99%中，BR这种无机化合物(灰分)颗粒间元素组成差异很大，其主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O2、Fe2O2。其中，CaO微晶呈多面体块状结构，棱角分明，粒径约在30 μm左右，这说明主要为碱性氧化物的CaO一般不能形成碳酸盐矿物形式，只能形成钙硅铝酸盐矿物结晶形式。钙硅铝酸盐相颗粒组成复杂，不同颗粒成分差异较大，以钙、铝、硅为主要元素的氧化物质量之和占总质量的65.1%以上，此外还有少量硫、锶、钛等杂质元素混入。

笔者认为，氧化钙主要源于BR中碳酸盐分解，钙硅铝酸盐矿物主要源于BR内在和外在矿物融合和凝结。同时，结合BR材料宏观表现以浅色为主、密度较低和气孔构造与气孔发达，这与试验发现的BR呈现灰白色的颜色较为接近，也与试验采用煤油作为介质的李氏比重瓶测定的表观相对密度较低和微观试验检测结果具有一致性，以及布敦岛上的BAR地形呈现柱状构造特征和本研究结果BR中Na2O含量(0.48%)大于K2O(0.37%)，这可进一步推断BAR属于岩浆岩，而沉积岩中K2O 含量应高于Na2O含量。因而可将BR称为钙质硅铝酸盐矿物，属于岩浆岩中的碱性喷出岩，但本次研究未对BAR岩矿石进行矿物成分鉴定，BAR的岩石定名还有待在后续研究中尚需进一步验证。

6 结论与探讨

1)笔者通过不同试验方法对布敦沥青岩进行的长期试验研究与分析，提出了以C2HCl2为溶剂的离心分离法将布敦沥青和布敦岩矿料进行剥离，以确定布敦沥青含量的标准试验方法；经水洗筛分确定布敦岩矿料级配组成范围；以干法筛分作为布敦沥青岩颗粒级配范围的试验方法；以阿布森回收其表面裹覆布敦沥青及与70#沥青构成的复合改性沥青的试验方法；据此提出了布敦沥青岩、布敦岩矿料及其改性沥青的技术质量控制指标和标准。

2)笔者采用不同微观分析仪对布敦沥青岩中的洁净布敦岩矿料进行了微观分析和验证分析。揭示了岩矿料表面和内部含有大量丰富的较多深孔、空洞，其纹理粗糙，与布敦沥青具有较强的黏附性；并分析得到了布敦岩矿料为钙质硅酸盐矿物，而不是碳酸盐结晶矿物。

3)在室内小型拌和锅中对布敦沥青岩与粗集料进行了干拌试验，发现了拌和时间越长，二者之间的裹覆和黏结越好，集料表面渐次出现黏附的黑色斑点状布敦沥青，未见液态布敦沥青包裹集料和集料表面大部分呈裸露状态，布敦沥青岩始终以固体形式存在；并通过水煮试验方法得出SBS改性沥青黏附性最好，基质沥青、布敦沥青岩+基质沥青的黏附性差异不大的结论；进行了布敦沥青岩改性沥青混合料裹覆机理分析，提出了适宜的干拌和湿拌时间。

4)布敦沥青岩混合料在拌和时，布敦沥青岩以何种状态存在于混合料之中，高温拌和对岩矿料粒径的影响，布敦沥青、基质沥青与集料、矿粉之间如何裹覆，以及布敦岩沥青对沥青混合料水损害性能的影响还有待于进一步试验研究。