燃燒法在檢測瀝青混合料中的應用

要金娥

(晉中時代工程機械有限公司，山西晉中 030600)

1 概述

瀝青混合料是目前我國修建瀝青路面最常用的路面材料，在使用過程中要承受行駛車輛荷載的反復作用，以及環境因素的長期影響。因此瀝青混合料在具備一定的承受能力的同時，還必須具有良好的抵抗自然因素作用的耐久性以及良好的施工和易性。而影響瀝青混合料的施工和易性的因素首先是材料的組成。瀝青作為結合料在瀝青混合料中起著重要的粘結作用，當瀝青用量過小時，拌出的混合料則疏松不容易壓實;當瀝青用量過大時容易使混合料粘結成團，不易攤鋪。因此說瀝青混合料中瀝青含量的測定是瀝青路面施工中的一項常規試驗，它對瀝青路面施工質量控制有著重要意義。就霍州至永和關高速公路路面下面層粗粒式AC-25級配施工中使用燃燒法瀝青含量測試儀控制檢測瀝青含量及礦料級配過程中的體會介紹如下。

2 燃燒法測定的原理

燃燒法瀝青含量測試儀，作為一種新型測試瀝青混合料中瀝青含量的方法，其測定的原理是在一定條件下利用高溫將瀝青混合料中的瀝青成分分為氣體，通過相應瀝青用量的修正系數和篩分級配的系數，從而確定出瀝青含量。瀝青混合料是由瀝青結合料、集料及填充料組成，集料及填充料為不可燃燒無機料，瀝青則由碳氫化合物及其衍生物構成。將瀝青混合料放入設定溫度的燃燒爐內充分燃燒，可燃的瀝青被燒掉;瀝青煙氣排放到燃燒爐外;只留下不可燃的無機礦物質，使油石分離。據瀝青混合料燃燒前后質量差可以計算出混合料中的瀝青含量。燃燒后將剩余的礦料篩分用以檢驗瀝青混合料的礦料級配。

3 瀝青混合料的組成

3.1 原材料

1)瀝青:由建管處統一提供，采用山東東海牌70號道路石油瀝青;瀝青各項技術指標，委托山西省交通建設工程質量檢測中心檢驗。檢驗結果符合JTG F40-2004公路工程瀝青路面施工技術規范道路石油瀝青技術要求。2)粗、細集料:產地:均為山西臨汾市隰縣么溝;其規格分別為10 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、機制砂。各項技術要求委托山西省交通建設工程質量檢測中心檢驗，其檢測結果符合JTG F40-2004公路工程瀝青路面施工技術規范粗、細集料質量技術要求。3)礦粉:產地:山西省汾西縣佃坪。礦粉質量要求委托山西省交通建設工程質量檢測中心檢驗，其結果符合JTG F40-2004公路工程瀝青路面施工技術規范填料要求。

3.2 瀝青混合料

瀝青混合料中礦料由10 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、機制砂等四種集料，一種填充料礦粉和3.6%的油石(即3.47%的瀝青用量)比組成。礦料的摻配比例為:碎石(10 mm～30 mm)26%，碎石(10 mm～20 mm)30%，碎石(5 mm～10 mm)12%，機制砂28%，礦粉4%。混合料礦料級配符合設計要求。

4 燃燒爐的標定

4.1 瀝青用量修正系數確定

按瀝青混合料摻配比例，以每份2 000 g集料混合料重量計算，配制5份集料混合料。其中2份集料混合料進行水洗篩分，取篩分結果平均值為燃燒前各擋篩孔通過百分率PBi，另外3份集料混合料中，2份分別按3.6%油石比(3.47%瀝青用量)加入72 g瀝青進行拌制，另外1份加入78 g瀝青即:按3.9%油石比多加入0.3%用來對試驗室瀝青拌和機的攪拌鍋進行處理(目的是使拌和鍋的內側先附著一些瀝青和粉料，這樣可以防止在拌制標定用的試樣過程中拌和鍋粘料導致試驗誤差從而影響瀝青含量的測定結果)。為防止燃燒爐升溫時溫度不均勻導致試驗結果發生偏離，試驗前須將燃燒溫度設定538℃。設定修正系數為0。在拌制標定瀝青混合料試樣時，應按照配合比設計時成型試件的相同條件拌制瀝青混合料(瀝青加熱溫度、集料的加熱溫度和拌和溫度)。標定瀝青混合料試樣的燃燒試驗結果見表1。據JTG F20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程，若兩個試樣的質量損失系數差值不大于0.15%，則取平均值作為瀝青用量的修正Cf。故:2份試樣的質量損失系數差值為0.108% ＜0.15%，取平均值0.07%作為瀝青用量的修正系數。

表1 瀝青用量修正系數標定

4.2 混合料級配修正

依據JTG F20-2011公路工程瀝青規程中瀝青用量的修正系數Cf=0.5%，按照確定瀝青用量修正系數時的兩份瀝青混合料燃燒后的殘留物進行篩分，取篩分平均值為燃燒后瀝青混合料各篩孔的通過率PBi'。據燃燒前、后各篩孔通過率差值來衡量燃燒后混合料級配進行修正。

本試樣燃燒前各擋篩孔通過百分率PBi與燃燒后各擋篩孔通過百分率PBi'即Cpi=PBi'－PBi的差值均符合要求的范圍;則各篩孔的通過百分率修正系數為0。至此確定修正后的瀝青含量為:

其中，P為瀝青用量;m3為初始的試樣質量;m4為顯示質量;Cf為修正系數。

5 燃燒爐法測定瀝青混合料的應用

按配比為:碎石(10 mm～30 mm)∶碎石(10 mm～20 mm)∶碎石(5 mm～10 mm)∶機制砂∶礦粉∶瀝青(油石比)=26%∶30%∶12%∶28%∶4%∶3.6%;配制10份瀝青混合料，每份按2 000 g計算(混合料拌和鍋加熱溫度、瀝青的加熱溫度、集料的加熱溫度和拌和溫度均和標定儀器時的溫度一致)。分別放入燃燒爐內進行燃燒試驗，燃燒時預先將燃燒爐的溫度設定538℃，設定修正系數為0，燃燒結束，此時儀器顯示出的瀝青含量必須經修正系數修正后方為該瀝青混合料的瀝青含量。

10組瀝青混合料測試結果與實際配制瀝青混合料中瀝青用量的誤差在允許范圍內，達到預期效果。

霍永瀝青路面施工中瀝青含量和混合料檢測就是采用燃燒爐法:在大面積施工中，瀝青拌和站按照試驗室提供通過試驗路段確定的集料摻配比例和最佳瀝青用量生產瀝青混合料。生產出的瀝青混合料采用燃燒法與瀝青用量總量檢測來控制，通過現場取樣利用燃燒法測出的瀝青用量，與瀝青拌和廠當天生產的混合料總量所用瀝青總量的平均瀝青用量，復核實測瀝青用量的準確性。避免了瀝青混合料由于瀝青用量過低生產出的混合料松散、瀝青與礦料之間的粘附力差，或瀝青用量過高使拌出瀝青混合料中在顆粒間形成未與礦粉交互作用的自由瀝青，可使瀝青混合料的粘結力減弱從而影響到瀝青混合料的路用性能。

6 結語

通過試驗結果表明燃燒法測量瀝青含量具備試驗過程快捷、結果準確、操作簡單、安全環保等優勢，在瀝青路面施工中對瀝青混合料生產質量能進行實時監控，充分發揮試驗數據指導生產的作用。通過試驗路段確定的集料級配和最佳瀝青用量是施工中提高瀝青路面質量、延長使用壽命的決定因素，科學、快速、準確的檢測方法是控制質量的指導核心。

［1］JTG F20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.