離心分離法、燃燒爐法測定瀝青含量對比分析

劉 龍 （安徽和達(dá)工程咨詢有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 前言

目前，在我國各級道路路面鋪裝中，瀝青路面的占比越來越大。瀝青含量作為瀝青路面施工過程中的混合料必檢指標(biāo)之一，其對瀝青混合料的體積指標(biāo)空隙率VV、礦料間隙率VMA、飽和度VFA等有較大影響，進(jìn)而影響到瀝青路面的路用性能。瀝青含量偏小混合料油膜偏薄，壓實(shí)后的路面空隙率偏大，滲水系數(shù)較大，易產(chǎn)生水損等病害，影響瀝青路面的耐久性，瀝青含量偏大非但不經(jīng)濟(jì)且易使壓實(shí)后的路面抗車轍、抗滑等性能降低，影響路面的使用功能。因此，準(zhǔn)確測定瀝青含量對指導(dǎo)瀝青路面施工具有重大意義，下面將我國瀝青路面施工中常用的兩種測定瀝青含量的方法進(jìn)行對比分析。

1 離心分離法、燃燒爐法測定瀝青含量對比分析

1.1 離心分離法、燃燒爐法試驗(yàn)工作原理不同

①離心分離法試驗(yàn)工作原理：抽提儀工作時(shí)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)料碗旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速不小于3000r/min，使之產(chǎn)生離心力把料碗中被溶劑溶解的瀝青，溶液經(jīng)過容器蓋與容器之間的圓環(huán)形濾紙被甩出，從容器出口流入到回收瓶中，從而產(chǎn)生瀝青與礦料分離，此時(shí)瀝青混合料中礦料的總質(zhì)量由三部分組成：料碗中留下的干燥集料質(zhì)量、圓環(huán)形濾紙?jiān)谠囼?yàn)前后的增重和泄漏入抽提液中的礦粉質(zhì)量。其可以通過以下方式獲取：將其在通風(fēng)櫥或室內(nèi)空氣中蒸發(fā)后放入到105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，然后放入到大干燥器中冷卻至室溫采用稱量的方式獲取。泄漏入抽提液中的礦粉質(zhì)量可以用壓力過濾器回收，無壓力過濾容器時(shí)可以采用燃燒法測定。瀝青混合料的總量與瀝青混合料中礦料的總質(zhì)量之差即為瀝青質(zhì)量，瀝青質(zhì)量與瀝青混合料總質(zhì)量之比即為瀝青含量。

②燃燒爐法試驗(yàn)工作原理：瀝青混合料由瀝青結(jié)合料、礦質(zhì)混合料組成。礦質(zhì)混合料主要成分為不可燃無機(jī)物，少量礦料成分在高溫燃燒過程中也會(huì)被燒掉，瀝青則由碳?xì)浠衔锛捌溲苌飿?gòu)成，可燃且灰分質(zhì)量很小，在試驗(yàn)過程中可忽略不計(jì)。將瀝青混合料放入設(shè)定溫度的燃燒爐內(nèi)充分燃燒，燃燒爐內(nèi)溫度高于瀝青燃點(diǎn)，瀝青被燒掉，瀝青煙氣隨著排煙管排放到室外，少量在高溫燃燒過程中被燒掉的礦料也隨著瀝青煙氣排放到室外，只留下不可燃的無機(jī)礦物質(zhì)；少量在高溫燃燒過程中被燒掉的礦料質(zhì)量需通過標(biāo)定的方式確定，瀝青混合料總質(zhì)量減去被燒掉的瀝青質(zhì)量與被燒掉的礦料成分之和即可以計(jì)算出瀝青混合料中瀝青含量。

1.2 離心分離法、燃燒爐法試驗(yàn)適用范圍不同

離心分離法適用于熱拌熱鋪瀝青混合料路面施工時(shí)的瀝青用量檢測，以評定拌合廠產(chǎn)品質(zhì)量，也適用于舊路調(diào)查時(shí)檢測瀝青混合料的瀝青用量，用此法抽提的瀝青溶液可用于回收瀝青，以評定瀝青的老化性質(zhì)，是現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。

燃燒爐法適用于熱拌瀝青混合料以及從路面取樣的瀝青混合料在生產(chǎn)、施工過程中的質(zhì)量控制；不能用于回收瀝青，以評定瀝青的老化性質(zhì)。

1.3 離心分離法可直接測定瀝青含量，燃燒爐法需標(biāo)定后才能進(jìn)行測量

按照瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的步驟，取代表性的規(guī)格為 0-3、3-5、5-10、10-15四檔石灰?guī)r集料及礦粉，將各檔集料放入到105℃±5℃烘箱加熱至恒重，冷卻后按照配合比配出7份AC-13C集料混合料（含礦粉）。其合成級配詳見表1。

AC-13C級配 表1

7份試樣用途 表2

離心分離法測定瀝青含量試驗(yàn)結(jié)果 表3

燃燒爐標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果 表4

燃燒爐法測定瀝青含量試驗(yàn)結(jié)果 表5

分別稱量7份集料混合料質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g，按照配合比設(shè)計(jì)時(shí)成型試件的相同條件拌制瀝青混合料，如瀝青的加熱溫度、集料的加熱溫度和拌和溫度等。在正式拌制6份試樣前，先將1份瀝青混合料試樣進(jìn)行洗鍋，其瀝青含量比正式拌制瀝青混合料所用瀝青含量4.8%高0.3%～0.5%，本次選用5.2%瀝青含量進(jìn)行洗鍋，目的是使拌和鍋的內(nèi)側(cè)先附著一些瀝青和粉料，這樣可以防止在正式拌制瀝青混合料試樣過程中拌和鍋粘料導(dǎo)致試驗(yàn)誤差。7份試樣的用途詳見表2。

試樣2、試樣3采用離心分離法測定其瀝青含量，試驗(yàn)結(jié)果詳見表3。

預(yù)熱燃燒爐，將燃燒爐溫度設(shè)定為538℃，設(shè)定修正系數(shù)為0.00%。試樣4、試樣5作為標(biāo)定試樣對燃燒爐進(jìn)行標(biāo)定，試驗(yàn)結(jié)果詳見4。

預(yù)熱燃燒爐，將燃燒爐溫度設(shè)定為538℃，設(shè)定修正系數(shù)為0.24%。對試樣6、試樣7的瀝青含量進(jìn)行測定，試驗(yàn)結(jié)果詳見5。

由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，離心分離法、燃燒爐法都可以準(zhǔn)確測定瀝青含量，離心分離法可以直接準(zhǔn)確測定，燃燒爐法需標(biāo)定后才能準(zhǔn)確測定。

1.4 燃燒爐法與離心分離法相比大量節(jié)約時(shí)間、安全、環(huán)保

燃燒爐法與離心分離法相比大量節(jié)約時(shí)間，一般只需45min～60min。試驗(yàn)開始時(shí)，僅需試驗(yàn)人員選擇好燃燒方案，在設(shè)備中輸入試樣初始質(zhì)量和標(biāo)定系數(shù)，操作簡單、方便，燃燒過程中內(nèi)置天平實(shí)時(shí)監(jiān)測樣品重量，不需要試驗(yàn)人員一直盯在燃燒爐旁邊，只需間隔一定時(shí)間巡查下設(shè)備運(yùn)行情況即可。采用燃燒爐法測定瀝青含量無需使用三氯乙烯等有毒溶劑，三氯乙烯有毒、易揮發(fā)，不僅污染環(huán)境還對人體有害。采用燃燒爐法測定瀝青含量，不僅有利于保護(hù)環(huán)境，而且有利于試驗(yàn)人員的身體健康，同時(shí)也解決了試驗(yàn)室抽提等危廢溶液不好處理的難題。

2 離心分離法、燃燒爐法測定瀝青含量注意事項(xiàng)

用離心法抽提的瀝青溶液中，不可能不混入少量能通過濾紙的細(xì)礦粉成分。因此，對漏入抽提液中礦粉數(shù)量的測定工作尤為重要，需嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的方法進(jìn)行，否則每次都可能使測定的油石比偏大。三氯乙烯溶劑易揮發(fā)，而且對人體有害，所以整套試驗(yàn)應(yīng)在通風(fēng)良好的室內(nèi)進(jìn)行。必須有排風(fēng)裝置，試驗(yàn)人員也應(yīng)配備必要的防護(hù)用品，如橡皮手套和防護(hù)面罩等，減少對三氯乙烯的吸入及降低對試驗(yàn)人員身體的危害。

燃燒爐法對于測定瀝青混合料中摻加有纖維或橡膠粉（干法施工）等易燃燒的摻加劑時(shí)需慎用。由于摻加劑本身的燃燒特性，導(dǎo)致在燃燒過程中質(zhì)量會(huì)損失一部分，最終將影響瀝青用量的測定結(jié)果。瀝青混合料在高溫燃燒過程中，一些集料也會(huì)被燃燒掉，需要將這部分損失量從總瀝青混合料損失量中扣除，因此要求對于每一種瀝青混合料都必須進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)混合料的任何一檔料的料源變化，或者單檔集料配合比變化超過5%時(shí)，均需要重新標(biāo)定。試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該按照標(biāo)定時(shí)確定的最終瀝青用量的修正系數(shù)，并在相同條件下，進(jìn)行瀝青混合料瀝青用量的測定。確保試樣在燃燒室得到完全燃燒，如果試樣燃燒后仍有發(fā)黑等物質(zhì)，說明沒有完全燃燒干凈。如果瀝青混合料試樣的數(shù)量超過了設(shè)備的試驗(yàn)?zāi)芰Γ蛘咭淮卧嚇淤|(zhì)量太多，燃燒不夠徹底時(shí)，可將試樣分成兩等份分別進(jìn)行測定，再合并計(jì)算瀝青含量，不宜人為延長燃燒時(shí)間。試驗(yàn)時(shí)，注意佩戴防護(hù)裝置，如防護(hù)眼鏡、隔熱手套等，避免高溫對人體的傷害。

3 結(jié)論與建議

對于商品瀝青混凝土廠、施工單位瀝青拌合站料源相對穩(wěn)定、配合比一般變化不大，尤其是對生產(chǎn)過程中質(zhì)量檢驗(yàn)，希望盡快得出試驗(yàn)結(jié)果以指導(dǎo)生產(chǎn)，建議采用燃燒爐法測定瀝青含量，快速、準(zhǔn)確得出試驗(yàn)結(jié)果以指導(dǎo)生產(chǎn)。對于送檢到檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)的瀝青混合料，由于沒有相關(guān)標(biāo)定數(shù)據(jù)，建議采用離心分離法檢測瀝青混合料的瀝青含量，為客戶提供準(zhǔn)確的結(jié)果。

綜上，離心分離法、燃燒爐法都可以準(zhǔn)確測量瀝青混合料的瀝青含量，我們要有針對性的選擇試驗(yàn)方法，這樣才能得到準(zhǔn)確的瀝青含量數(shù)據(jù)，指導(dǎo)瀝青路面施工，確保瀝青路面質(zhì)量。