瀝青成分：
1、天然瀝青和石油瀝青同屬于地瀝青，其瀝青部分均為碳?xì)浠衔锛捌溲苌?，根?jù)相似相溶原理，天然瀝青中的瀝青與石油瀝青互溶性極佳，不存在改性劑不溶和降解問題。
天然瀝青中的瀝青與石油瀝青官能團(tuán)基本一致
2、天然瀝青中瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量高
一方面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)石油瀝青的組分調(diào)整，達(dá)成膠體結(jié)構(gòu)改性效果。天然瀝青改性，有助于瀝青由溶膠結(jié)構(gòu)向凝膠結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；
另一方面，由于瀝青裹附于集料表面，其內(nèi)部組分呈分層分布：最靠近集料表面的是大分子量的瀝青質(zhì)，其次是膠質(zhì)，最外圍是小分子的飽和分和芳香分。天然瀝青中強(qiáng)極性的瀝青質(zhì)含量高，對(duì)集料的吸附力更強(qiáng)，因此抗水損和抗剝落能力佳。
天然瀝青中的無機(jī)物
1、主要成分是碳酸鈣，呈堿性，與酸性的瀝青結(jié)合力更強(qiáng)，應(yīng)用于瀝青混合料中，能發(fā)揮抗剝落作用，可謂是天然的“抗剝落劑”。
碳酸鈣（堿性石料）與二氧化硅（酸性石料）表面與瀝青交互作用示意圖
瀝青質(zhì)和膠質(zhì)距離礦物質(zhì)顆粒表面越近，濃度越大。
瀝青中分子量越大的組分距離礦物質(zhì)表面越近，即瀝青質(zhì)是影響礦物質(zhì)和瀝青之間吸附強(qiáng)度的關(guān)鍵，且上述趨勢(shì)，在堿性石料中比在酸性石料中更顯著。
天然瀝青中無機(jī)物XRF譜圖
2、無機(jī)物的表面粗糙，多孔結(jié)構(gòu)。
天然瀝青中的無機(jī)物顆粒和礦粉區(qū)別很大，礦粉表面致密，相對(duì)較為光滑，而天然瀝青無機(jī)物其實(shí)是有孔蟲的化石，表面疏松粗糙，且多孔，內(nèi)部有腔體，有通道連接表層和內(nèi)部腔體之間。
研究表明，天然瀝青是億萬年以前，瀝青層浸潤(rùn)有孔蟲化石層形成的。
天然瀝青無機(jī)物比表面積更大，孔隙更多，因此和瀝青的交互作用更強(qiáng)。
共混結(jié)構(gòu)
1、“瀝青-礦物”共混體形成的天然膠漿強(qiáng)度大
天然瀝青中無機(jī)物粗糙且多孔的結(jié)構(gòu)表明：天然瀝青中的礦物質(zhì)具有極強(qiáng)的吸附瀝青的能力。無論在巖瀝青表面，還是礦物質(zhì)內(nèi)部，均強(qiáng)有力地吸附著高黏度的瀝青形成了“瀝青-礦物”共混體。歷經(jīng)億萬年沉積、變動(dòng)、吸附和融合作用而形成的“瀝青-礦物”共混體，比普通瀝青礦粉膠漿性質(zhì)更加穩(wěn)定，黏附性和抗剝離能力更強(qiáng)。尤其天然瀝青中的礦物質(zhì)是長(zhǎng)期包裹在油質(zhì)中的礦物質(zhì)，具有良好的親油能力 ，而礦粉是一種惰性無機(jī)物，與基礎(chǔ)瀝青不相容，緊靠有限的親油能力與基礎(chǔ)瀝青混合，因此天然瀝青所形成的膠漿其強(qiáng)度更強(qiáng)
微?；烊粸r青中無機(jī)物的尺寸更小，比表面積遠(yuǎn)大于礦粉，與瀝青的交互作用面積更大。因此天然瀝青中無機(jī)物疏松多孔的核心和表面廣泛分布的粗糙構(gòu)造，具有提高物理吸附和增強(qiáng)有機(jī)膠結(jié)料流動(dòng)阻力的效果，因此能顯著改善混合料的性能。
2、 瀝青成分和無機(jī)物共同作用造就天然瀝青的獨(dú)特性
天然瀝青中瀝青成分和無機(jī)物的特殊結(jié)構(gòu)決定，需采用特殊工藝（微?；┏浞謱?shí)現(xiàn)其對(duì)石油瀝青的改性。
有機(jī)膠結(jié)料對(duì)無機(jī)礦料表面的浸潤(rùn)和孔隙填充也是影響混合料性能的主要因素。復(fù)雜的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和表面形貌會(huì)增加膠結(jié)料對(duì)天然瀝青微構(gòu)造浸潤(rùn)和填充的難度，也影響天然瀝青內(nèi)部腔體內(nèi)瀝青的釋放，因此干法工藝下的天然瀝青，不僅難以充分發(fā)揮其對(duì)高溫性能和抗水損害性能的增強(qiáng)作用，還會(huì)在膠漿內(nèi)部引入缺陷，部分抵消改性作用。濕法工藝的改性效果明顯均優(yōu)于干法工藝。
研究人員將天然瀝青中的純?yōu)r青抽提出來之后，分別以純?yōu)r青部分，無機(jī)物部分，以及同時(shí)將純?yōu)r青和無機(jī)物部分加回瀝青中，與原天然瀝青礦的改性效果進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)原礦的改性效果優(yōu)于純?yōu)r青加無機(jī)物，優(yōu)于純?yōu)r青和無機(jī)物單獨(dú)改性的效果。
因此將天然瀝青中的瀝青與無機(jī)物分離，或者干法工藝，都將會(huì)破壞天然瀝青中有機(jī)物與無機(jī)物之間的相互作用，影響改性效果，是對(duì)天然瀝青性能的損傷和破壞。
天然瀝青路面
傳統(tǒng)路面
天然瀝青提高抗水損能力- 天然瀝青能提高路面材料模量
- 天然瀝青提高耐久性
- 天然瀝青提高抗裂強(qiáng)度
天然瀝青改性后的瀝青產(chǎn)品，與集料填料有更加的配伍性和包容性，應(yīng)用于各類型瀝青混合料中，將顯著提升瀝青混合料的綜合路用能。
天然瀝青能提高路面材料模量
隨著天然瀝青比例的增加，改性瀝青模量增加，相位角減小，抗變形能力提高。
天然瀝青提高抗水損能力
天然瀝青改性瀝青混合料的抗水損性能和SBS 改性瀝青混合料相當(dāng)。
天然瀝青提高耐久性
天然瀝青改性瀝青混合料的耐久性優(yōu)于傳統(tǒng)石油瀝青，能延長(zhǎng)路面使用壽命。
天然瀝青提高抗裂強(qiáng)度
根據(jù)低溫彎梁試驗(yàn)結(jié)果，天然瀝青改性瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度RB，彎曲勁度模量SB，以及耗散能密度dw/dv（應(yīng)力應(yīng)變曲線包圍的面積）都比SBS改性瀝青高。從能量分析的角度來看，瀝青混合料的開裂過程是能量耗散過程，因此耗散能越大，則抵抗低溫開裂的能力越強(qiáng)。
天然瀝青降低碳排放
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原材階段
天然瀝青開采能耗僅占石油瀝青生產(chǎn)過程中能耗的10.68%
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運(yùn)輸階段
天然瀝青可常溫固態(tài)運(yùn)輸，其運(yùn)輸能耗遠(yuǎn)低于高溫儲(chǔ)運(yùn)的石油瀝青。
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產(chǎn)品階段
高模量天然瀝青HMB的單噸碳排放值比常規(guī)聚合物改性瀝青低21.2%；
重交天然瀝青NNB的單噸碳排放值比聚合物改性瀝青低24.8%。
不同瀝青產(chǎn)品生產(chǎn)階段碳排放值
不同瀝青混合料路面建設(shè)期碳排放值
注：此數(shù)據(jù)為寬度24米，長(zhǎng)度一公里的路面每公里，每年路面的碳排放值
30年壽命周期內(nèi)不同瀝青混合料路面碳排放值
30年全壽命周期內(nèi)
- 每公里的天然瀝青高模量混合料路面比傳統(tǒng)聚合物改性瀝青混合料路面碳排放當(dāng)量值節(jié)約30.3%
- 每公里的重交天然瀝青AC混合料路面比傳統(tǒng)聚合物改性瀝青混合料路面碳排放當(dāng)量值節(jié)約3.8%
