燃燒爐法測定瀝青含量修正系數的試驗研究

劉艷強，張 杰

（1.山西省交通科學研究院 黃土地區公路建設與養護技術交通行業重點實驗室，山西 太原 030006；2.河南省交通規劃設計研究院股份有限公司，河南 鄭州 450052）

0 引言

瀝青路面是我國高等級公路中最主要的路面結構形式，而在瀝青路面的施工過程中，瀝青含量的變化將直接影響到瀝青混合料的各項路用性能[1]。因此，瀝青含量的檢測和控制至關重要。《公路工程質量檢驗評定標準 第一冊 土建工程》（JTG F80/1—2017）已經將瀝青含量作為關鍵指標進行控制。目前，瀝青含量的測定方法有3 種：離心分離法、射線法和燃燒爐法[2]。相比離心分離法和射線法，燃燒爐法具有快速、環保、方便、精確度高等優點[3-5]，已經在各等級公路建設過程中的試驗檢測方面得到了越來越廣泛的應用。燃燒爐法測定瀝青混合料的瀝青含量試驗，最為重要的環節便是燃燒爐修正系數的標定。在實際的瀝青含量檢測過程中，經常遇到兩個問題，一是瀝青含量修正系數能否為負數；二是能否參照類似工程項目直接確定修正系數。在瀝青含量測定過程中，瀝青混合料損失的質量主要為瀝青質量，還有填料礦粉中的少量可燃礦物質以及排風過程中夾雜的細微顆粒。本文通過改變瀝青種類、標準瀝青含量以及填料礦粉種類，開展了瀝青含量修正系數的試驗研究。

1 主要原材料

1.1 瀝青混凝土混合料級配

混合料采用AC-20 類型級配，原材料的比例如下：10～20 mm∶5～10 mm∶3～5 mm∶0～3 mm∶礦粉=37∶20∶5∶33∶5，集料合成級配結果見表1。

表1 集料合成級配結果 %

1.2 瀝青

1.2.1 基質瀝青

基質瀝青為東海牌70 號A 級石油瀝青，產地為中國石化股份有限公司齊魯分公司，各項檢測指標見表2。

表2 基質瀝青檢測結果表

1.2.2 SBS 改性瀝青

改性瀝青為現場加工生產的SBS 改性瀝青，其所用基質瀝青為中國石化股份有限公司齊魯分公司生產的東海牌90 號A 級石油瀝青，SBS 改性劑為巴陵石化道改2 號，摻量為基質瀝青的4.5%，各項檢測指標見表3。

表3 改性瀝青檢測結果表

1.2.3 摻抗車轍劑改性瀝青

抗車轍劑采用德國進口的D-Ⅱ抗轍裂劑，摻量為瀝青混合料重量的0.35%。實際施工過程中，抗車轍劑并非直接對基質瀝青進行改性，而是首先摻配到集料當中，再與基質瀝青拌和，相當于采用一種摻抗車轍劑的改性瀝青。

1.3 集料

集料均為來自山西省長治市潞城地區的石灰巖集料，各檔集料的規格和其他性能均滿足規范和設計文件[6]的相關要求。

1.4 填料

填料礦粉有兩種，分別為集中采購的礦粉1 和拌和站自產的礦粉2，兩種礦粉均為石灰巖磨細所得，各項性能均能滿足規范和設計文件的相關要求，主要是篩分級配有所差異，兩種礦粉的篩分級配見表4。

表4 礦粉篩分級配結果表 %

2 儀器設備

本次試驗所用儀器為無錫市華南實驗儀器有限公司生產的HYRS-6 瀝青含量分析儀，其主要技術參數如下：

a）試樣重量4 500 g，推薦試樣重量1 000～1 500 g；

b）天平精度±0.1 g，天平量程10 kg；

c）燃燒室尺寸長350 mm×寬440 mm×高330 mm；

d）燃燒室最高工作溫度800 ℃，標準工作溫度538 ℃；

e）自動檢測終點 瀝青含量的測試精度可達0.1%；

f）試驗時間 20～30 min。

3 試驗研究

3.1 瀝青含量不同

基質瀝青采用東海牌70 號A 級石油瀝青，礦粉采用礦粉1，未摻抗車轍劑，拌制的瀝青混合料標準瀝青含量分別為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，其所對應的瀝青含量修正系數變化見圖1。

圖1 不同瀝青含量對應修正系數變化圖

由圖1 可以看出，隨著標準瀝青含量的變化，對應的修正系數并無規律性，修正系數并未隨著標準瀝青含量的增大或減小而同時增大或減小。但是，不論標準瀝青含量如何變化，修正系數始終為小于0.5的正數。說明，燃燒過程中損失的質量除了瀝青結合料，還包括部分易燃礦物質和微小顆粒。

3.2 瀝青種類不同

瀝青混合料中礦粉采用礦粉1，標準瀝青含量為4.5%，瀝青分別采用基質瀝青、SBS 改性瀝青、抗車轍劑改性瀝青，其所對應的瀝青含量修正系數見表5。

表5 不同瀝青種類對應修正系數表

由表5 可以看出，瀝青混合料中瀝青種類不同，修正系數也有所差異，摻抗車轍劑改性瀝青的修正系數最大，基質瀝青的修正系數最小。分析原因，可能是抗車轍劑改性瀝青混合料的模量最大，瀝青和集料、填料的黏附性最好，SBS 改性瀝青次之，基質瀝青最差，因此，瀝青在燃燒過程中，抗車轍劑改性瀝青損失的填料最多，SBS 改性瀝青次之，基質瀝青最少。

3.3 礦粉種類不同

基質瀝青采用東海牌70 號A 級石油瀝青，標準瀝青含量分別為4.0%、4.5%、5.0%，礦粉分別采用礦粉1 和礦粉2，其所對應的瀝青含量修正系數變化見圖2。

圖2 不同礦粉種類對應修正系數變化圖

由圖2 可以看出，當礦粉種類不同時，隨著標準瀝青含量的變化，修正系數并未呈現相同的變化規律。但是可以發現，相同的標準瀝青含量時，礦粉2 所對應的修正系數均大于礦粉1 對應的修正系數。由于礦粉2 中所含細顆粒總量大于礦粉1，所以在燃燒和排風過程中，其細微顆粒更容易被燃燒和排走，造成修正系數整體偏大。

4 結語

通過對不同條件下，燃燒爐法測定瀝青含量修正系數的試驗研究，可得出以下結論：

a）瀝青含量修正系數均為正數，因為在燃燒瀝青的過程中，不可避免地會將小部分可燃礦物質燃燒并排出燃燒爐。若出現修正系數為負數的情況，應考慮瀝青燃燒不徹底、溫度顯示錯誤、排風系數故障等原因。

b）采用相同礦料級配，當標準瀝青含量增大或減小時，瀝青含量修正系數并未表現出一致的增大或減小。

c）當瀝青混合料的標準瀝青含量相同時，改性瀝青含量修正系數總體上大于基質瀝青混合料的修正系數。

d）填料礦粉中細粒含量較高時，其所對應的瀝青含量修正系數也將增大。

本次試驗研究，雖然得出了針對瀝青含量修正系數的部分規律，但都是基于定性考慮的，無法得出定量化的結果。因此，在實際施工質量控制過程中，每種瀝青混合料瀝青含量修正系數必須嚴格按照試驗規程的方法進行標定，不可簡單借鑒原有經驗值。