印尼布敦天然岩沥青（BRA）
产品 说 明
前言：我国交通部″公路沥青路面施工技术规范 ″实施手册(JTG F40-2004)规定：″天然沥青可以单独与石油沥青混合使用或与其他改性沥青混融后使用。天然沥青的质量要求宜根据其品种参照相关标准和成功的经验执行。″并推荐：″国外主要有三种类型：(1)特立尼达湖沥青(TLA)；(2)印度尼西亚布敦岩沥青(MBA)；(3)北美硬沥青。″
一．布敦岩沥青的资源及BRA产品
在印度尼西亚东南的布敦岛，蕴藏着世界上****储量之一的天然沥青，它是由海底的原油在漫长复杂的地质环境的变化、隆起露出海面成为岛屿的过程中，在水、地热和压力、日光、空气及微生物作用下，轻组分挥发、重组分氧化、缩合，生成天然沥青并浸透周围的石灰岩，形成了分布在布敦岛森林中一座连着一座的天然沥青山脉，我国曾委派专家楚泽涵、封锡强等赴岛考察，报告预测储量在30亿吨以上，为****的特立尼达湖沥青(储量1200万吨)的20倍以上，根据其赋存状态(与三叠系石灰岩共存),可将其划分为岩沥青或沥青岩(asphaltic rocks),又因为该岩沥青是呈胶状(mastic),因而又将布敦沥青简称为BRA。
布敦岛的天然岩沥青为亲油性，其疏水性强，矿物质大部分为石灰石、颗粒细而均匀地被沥青油包裹并浸透。以前开发的矿区岩沥青为褐色与棕色,沥青含量在18-22％,因此印尼的国标也定于18-22％。而近年新发现的LAWELE矿区为黑色岩沥青，沥青含量平均超过27％，****的能达48％，我们经过中国石油大学对该岩沥青的测试和研究结果表明：该天然岩沥青既可用于改性石油沥青，也可用于加氢处理生产燃料油品，是一种难得的非常规石油资源。
LAWELE矿区的胶质岩沥青，因为粘性很强,遇热或者磨擦即粘,因此很难用机械将其破碎成细颗粒,印尼当地尚未解决这种胶粘性岩沥青的颗粒加工技术。我公司技术人员经过近二年的试验，自主开发成功了生产设备和流水线，解决印尼当地尚未解决的工艺技术，将该天然岩沥青，经过清除杂质、分离轻烃组分后，精细加工成为细粒状产品、以便更容易熔化在石油沥青和沥青混合料中。本产品主要用于对道路石油沥青和建筑石油沥青的改性。
二、BRA产品的标准
由于以前布敦旧矿区岩沥青中的沥青含量大多在20％左右，因此印尼制定的国家标准中，规定的布敦岩沥青产品中沥青标准为****(Min) ：18％ ，国内往年所进口的是在印尼加工的粒状产品也都在20％左右，而LAWELE矿区的岩沥青原矿含沥青量都大大高于其他矿区，因此我公司制定BLMA产品标准：****(Min)含量定为25％，并通过对原矿的检测、配矿、生产的监制、产品检验等质量控制体系，保持产品中沥青含量稳定在30％左右。
BRA产品的技术指标： 表1
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项 目 |
Min |
Max |
实 验 方 法 |
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颗粒直径／mm |
|
3 |
标准筛法 |
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沥青含量／％
﹙三氯乙烯溶解度﹚ |
25 |
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GB／T 11148 |
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闪点／℃ |
240 |
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GB/T 267 |
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矿物质(以灰分计)／％ |
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70 |
SH/T 0422 |
|
水分／％ |
|
2.0 |
GB/T 260-77 |
三、BRA产品的主要特性：
沥青的性质与性能，决定于其化学组成及其合理的配比，沥青的化学组成划分为饱和分、芳香分、胶质、沥青质，称为沥青的四组分，其分子量依顺序增大。
表2列出我公司产品BRA 与特立尼达湖沥青产品TLA和部分国产****道路石油沥青的
化学四组分含量及其主要性能: 表2
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沥青品种 及其组分的 主要性能 |
饱和分(％)
起润滑作用，对温度敏感，是沥青须备的软化与流动剂、但不是理想组分,含量增大时沥青变软。 |
芳香分(％)
同饱和分相近，也是沥青须备的、而又不是理想组分，具有强溶解能力，是胶质与沥青质的溶剂和稳定剂。 |
胶质(％)
强极性多环结构组分，对沥青的粘附力、粘弹性等都有重要作用，是沥青必备组分，含量在一定范围内增大，有助于沥青的低温抗拉。 |
沥青质(％)
是沥青的核心组分，对石料的吸附自由能和吸附量都大于胶质数倍，高温下仍能保持高粘性，是****沥青必备组分，含量在一定范围内增大，能增强沥青的抗高温及抗水性能。 |
|
从BRA中提取的纯沥青 |
11.5 |
26 |
33 |
29.5 |
|
从TLA中提取的纯沥青 |
10.7 |
32.4 |
26.8 |
30.1 |
|
欢喜岭
稠(石)油沥青 |
37.0 |
26.2 |
13.5 |
18.4 |
|
单家寺
稠(石)油沥青 |
35.7 |
25.6 |
29.1 |
4.6 |
表2显示: BRA与TLA中的沥青四组分含量相近,尤其是作为核心组分的沥青质,远比国产****道路石油沥青高，而这些天然沥青的沥青质聚集体的直径大，容易加强与混合料中的矿料固体的吸附，同时，BRA中的矿物质主要由占91％左右的细颗粒石灰石组成，能在沥青混合料中起到加强沥青与石料粘结的效果，布敦天然岩沥青是亲油性的，在长期自然界的水侵蚀下，仍然保持着沥青和砂粒的紧密结合，从对布敦岩沥青的扫描电镜（SEM）分析看到，当放大倍数为10000倍（可观察到几十纳米）时，都未观察到沥青与砂粒间的水膜存在,说明长期水浸蚀没能破坏布敦天然沥青与岩石的粘结膜，证明了布敦BRA天然岩沥青对矿物质具有极强的粘附性能。
在道路建筑中，沥青与集料(矿料)的粘附性，直接影响着沥青混合料的各项性能，如混凝土强度、高温稳定性、水稳定性、透水性等。
粘附性除了受到集料本身的影响外，沥青性能的影响是重要的因素，而下述试验结果表明BRA产品的参与,明显的提高了基质石油沥青与集料的粘附性等级：
BRA改性沥青的粗集料粘附性等级试验结果： 表3
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70＃基质沥青 |
30％BRA改性
70＃基质沥青 |
试验方法 |
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与玄武岩粗集料的
粘附性等级 |
4 |
5 |
JTJ 052-2000
T 0616-1993 |
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备 注 |
沥青的脱落面积
5％－8％ |
改性沥青不脱落
5级为****等级 |
不同专业人员的试验结果相吻合 |
中国交通部公路科学研究院 对布敦岩沥青(BRA)的试验报告中的结果评价是：
“试验结果明采用布敦岩沥青改性的沥青混合料具有良好的使用性能：
(1)马歇尔稳定度高达15.5KN，远高于要求的7.5KN。
(2)高温稳定性好，动稳定度接近4000次/mm，高于改性沥青规范要求的3000次/mm；
(3)低温抗裂性好，-10℃低温弯曲试验的弯拉应变达到3119με,达到改性沥青规范要求的3000με以上的要求;
(4)水稳定性好，浸水马歇尔试验残留稳定度达到94％ ,冻融劈裂试验强度比达到92.9％ ,均高于改性沥青规范要求大于80％的要求。
因此，采用布敦岩沥青天然沥青作为改性剂的沥青混合料可以在高速公路沥青路面中使用。
交通部公路科学研究所 2001年2月12日”
本公司BRA改性沥青混合料技术指标、材料成本与湖沥青TLA的比较：表4
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项目 |
单位 |
25％TLA+75％ 基质沥青的改性沥青混合料(AC-13) |
含(BRA＋基质沥青)5.9％的混合料(AC-13)多次试验结果(直投法) |
技术规范要求 |
|
马歇尔试验：
稳定度
流值 |
KN
mm |
12.4
2.5 |
15.1-15.3
3.0-3.3 |
不小于7.5
2-4 |
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高温性能：
车辙动稳定度 |
次/mm |
4050 |
3780-4650
基质沥青对照组1947 |
**炎热地区
不小于3000 |
|
低温性能：
弯曲拉伸应变 |
με |
3200 |
3120 |
不小于3000(
-37℃气温区除外) |
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水稳定性：
浸水马歇尔试验残留稳定度 |
％ |
92 |
94 |
不小于80 |
|
冻融劈裂试验
残留强度比 |
％ |
94 |
98.7-99.7 |
不小于80 |
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改性沥青的
成本分析参考 |
单位 |
特立尼达湖沥青TLA改性沥青混合料中的用量、费用 |
本公司产品BRA改性沥青混合料中的用量、费用 |
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吨混合料所需的石油沥青：
单价：
费用： |
㎏
元/吨
元 |
37.5
3500
131.3 |
39
3500
136.5 |
|
|
吨混合料所需的天然沥青：
单价：
费用： |
㎏
元/吨
元 |
12．5
8000
100 |
20
3000
60 |
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改性沥青的
加工设备：
加工费用： |
元/套
元/吨 |
百万元以上
大于100，不固定 |
基本不用设备
颗粒直接投入拌缸
无 |
|
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每吨混合料中沥青粘结料(基质沥青＋天然沥青)的 总成本： |
元/吨 |
大于 331.3
(尚未含改性沥青设备折旧与维修费) |
196.5 |
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上表看出：在相同效果的配合比设计中，采用本公司布敦岩沥青产品BRA时，沥青粘结料的成本要比特立尼达湖沥青TLA降低40％以上，效益十分显署。
四、BRA产品的使用方法：
1、直法：
BRA固体颗粒可直接加入拌和缸，参与制作沥青混合料:
按照正常程序，在拌缸中加入预加热190-200℃的集料，立即从拌缸观察口倒入设计量的BRA颗粒，预搅拌10秒钟左右，再按正常操加入设计量的填料和重交(基质)沥青制作混合料,即成为岩沥青改性沥青混合料，该混合料的出料温度控制在170℃。
拌和后的混合料颜色应均匀、无花白、无离析和结团成块。由于岩沥青黏稠度较大，为防止混合料降温过快，运输时应加盖苫布保温。碾压温度也应适当提高10-20℃。
2、 改性沥青法：
基质沥青搅拌加热至180℃，投入定量的BRA颗粒产品，搅拌30分钟以上，再用胶体磨过2-3遍,即制成改性沥青。
现有的湖沥青TLA改性设备和工艺，适用于本产品。
推荐采用我公司研制的岩、湖沥青(包括粗粒胶粉)改性沥青设备生产改性沥青：
我公司经多年研究，试制成功一种既不需高速剪切、也不需胶磨的改性沥青设备，其特点是：适用于各种粗细颗粒的岩(湖)沥青和废胶粉，制作的岩(湖)改性沥青或胶粉改性沥青粘结料细化均匀、不易产生沉积堵塞管道与喷嘴、磨损沥青泵等现象，改性效果好；设备中低速运转、使用寿命远比胶体磨长，辅以搅拌罐和储罐可连续生产，产量较大，费用较低。而且，该改性沥青在混合料中的用量可比上述方法1直投法节省10％ 左右。
五、我公司的优势与服务宗旨
我公司拥有教授级高工等专业技术研究人员组成的技术团队，多次实地考察过四川北部、中部断裂带沥青脉、新疆侏罗系、三叠系地层沥青脉和印度尼西亚布敦岛岩沥青，并对国内外各类型天然沥青进行组分结构和性质、路用性能和建材应用的比较研究，积累了丰富的经验，研究成功多项天然沥青和胶粉加工、改性沥青的专有技术与设备。尤其是在近年，在布敦岛新发现含沥青****的胶粘性大的矿区以来，印尼尚未解决该矿加工成细粒的技术设备和改性设备，被我公司在国内研发完成。
十多年来，天然沥青在中国公路中的优良的路用性能和性价比，已经得到了广泛的认可。前十多年，由于特立尼达湖沥青产品TLA供应较充足，****虽然较高，还是大量进入中国，交通部也专门为其制定了使用的部颁标准，并受到各公路设计部门和建设单位的采用，但由于特立尼达湖沥青的1200万吨资源经过一百多年的开采，现在每年只能采出十万吨，绝大部分被欧美抢购，造成中国市埸严重缺货，****也从2006年的6500元／吨大幅升至8000元／吨以上，因此国内各界近年都在引进和应用印尼布敦岛天然岩沥青，并成功地用于多条高等级路面，取得了良好效果。因此推广布敦岩沥青，不仅能够降低高等级公路的路面造价，延长其使用寿命，而且对我国的能源战略具有重要的意义。
我们公司奉行″质量****、用户至上、信誊优先、服务善美″的宗旨，真诚欢迎各公路界的朋友前来指导与合作，共同为我国的公路事业开拓一条具有能源战略意义的新途径。
