離心沉淀法在測(cè)定瀝青含量試驗(yàn)中的應(yīng)用

程 鑫，張 揚(yáng)

(1.黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司，2.綏滿高速公路牡丹江至哈爾濱段大修工程建設(shè)指揮部)

1 前言

瀝青含量的大小在很大程度上決定了瀝青路面的質(zhì)量。瀝青含量，既是瀝青混合料級(jí)配組成的主要內(nèi)容，又是瀝青混合料質(zhì)量評(píng)判的重要依據(jù)。

用于檢測(cè)瀝青含量的方法目前主要有離心式抽提儀法、燃燒法、回流式抽提儀法?！豆饭こ虨r青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)推薦采用離心式抽提法。其工作原理是將瀝青混合料用三氯乙烯或其它溶劑液化，使瀝青混合料中的瀝青充分溶解在溶劑里，通過(guò)離心機(jī)產(chǎn)生的離心作用，將含有瀝青的溶解液經(jīng)過(guò)濾紙過(guò)濾后分離出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)瀝青混合料的油石分離，測(cè)定出瀝青含量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，儀器簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是試驗(yàn)精度不高，一部分礦粉被當(dāng)作瀝青殘液排出，所測(cè)瀝青含量偏高。與真值相比誤差較大，不能對(duì)瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量做到有效控制。離心抽提法測(cè)定瀝青含量不準(zhǔn)的原因，經(jīng)分析其誤差主要來(lái)源有使用的濾紙型號(hào)影響礦粉損失;離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度影響礦粉損失;使用溶劑的數(shù)量及清洗遍數(shù)影響礦粉損失;離心抽提儀與濾紙間的密封程度，嚴(yán)重影響礦粉的損失量。為了解決這些問(wèn)題，提高試驗(yàn)精度，有必要探討新的更精確的測(cè)定瀝青含量的檢測(cè)方法。

2 離心沉淀法介紹

離心沉淀法測(cè)定瀝青含量是在離心抽提法的基礎(chǔ)上對(duì)瀝青溶液(含礦粉)進(jìn)行再次離心試驗(yàn)，分離出礦粉，用于瀝青用量計(jì)算的試驗(yàn)方法。

2.1 離心沉淀法的特點(diǎn)

離心沉淀法具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

(1)試驗(yàn)精度高。其測(cè)定值與真值誤差小。根據(jù)江蘇省交通科學(xué)研究院的試驗(yàn)研究及牡哈大修工程中各工地試驗(yàn)室的應(yīng)用情況，誤差一般在0.1%內(nèi)。

(2)試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，試驗(yàn)周期短。在原有離心式抽提儀的基礎(chǔ)上增加一臺(tái)離心分離儀即可。在試驗(yàn)周期上，完成一組試驗(yàn)需要的時(shí)間在5 h左右。

(3)試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，便于操作。只需在規(guī)范現(xiàn)有的試驗(yàn)步驟基礎(chǔ)上，增加對(duì)回收液離心分離的步驟。

2.2 離心沉淀法測(cè)試瀝青用量的試驗(yàn)步驟

(1)儀器。

離心式抽提儀、離心機(jī)、電子天平(量不小于5 000 g，感量不大于0.1 g)、電熱恒溫干燥箱0～300℃、方盤、分料器。

(2)檢測(cè)方法與步驟。

①取樣浸泡，分離礦料和溶解液。

稱取質(zhì)量為M的混合料放入抽提儀金屬鍋中，然后注入三氯乙烯溶劑，將其浸沒(méi)，溶劑高出試樣3 cm，浸泡30 min，用玻璃棒適當(dāng)攪拌混合料，使瀝青充分溶解。取潔凈的圓環(huán)形濾紙，質(zhì)量為M1，準(zhǔn)確至0.01 g。將濾紙墊在分離儀金屬鍋邊緣上，加蓋緊固，在分離儀出口處放上回收瓶，上口應(yīng)注意密封，防止溶液流出散失。開動(dòng)離心機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸增至3 000 r/min，瀝青溶液通過(guò)排出口注入回收瓶中，待溶液流出停止后停機(jī)。從上蓋的孔中加入新溶劑，數(shù)量相同，稍停3～5 min后，重復(fù)上述操作，如此數(shù)次直至流出的溶解液呈淡黃色為止。卸下上蓋，取下濾紙，并連同金屬容器中的礦料一起放入方盤中，在通風(fēng)櫥中或室內(nèi)空氣中蒸發(fā)干燥，然后放入105±5℃的烘箱中烘干。分別稱取濾紙的質(zhì)量M2和礦料質(zhì)量M3。

②從溶解液中分離礦粉。

將注入回收瓶的瀝青溶液，分別等量注入四個(gè)不同的離心分離儀的金屬瓶中。注入回收液之前要稱取四個(gè)金屬瓶的總質(zhì)量Mp0。將四個(gè)金屬瓶放入離心分離儀中固定，蓋上分離儀的上蓋。開動(dòng)離心分離儀直至離心分離儀自動(dòng)停止。等離心分離儀徹底停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，再打開上蓋，取出四個(gè)金屬瓶。取瓶過(guò)程要慢而穩(wěn)，盡量避免瓶中液體的晃動(dòng)，然后將瓶中上層液體緩緩倒出，此時(shí)，回收液中的礦粉已經(jīng)被離心沉淀在金屬瓶的底部，上層液體中是沒(méi)有礦粉的。依次倒出四個(gè)金屬瓶上層液體，瓶中留少量的液體殘余。然后將四個(gè)金屬瓶放入105±5℃的烘箱中烘干，至少要烘3 h，然后放入干燥器中冷卻至室溫，稱取四個(gè)金屬瓶總質(zhì)量為Mp1。

圖1 通過(guò)離心機(jī)從瀝青溶解液中分離出全部礦粉

若分離液較多，無(wú)法一次分入四個(gè)金屬瓶中，可以分兩次進(jìn)行。

③計(jì)算瀝青用量P。

P=［M-M3-(M2-M1)-(Mp1-Mp0)］/M×100%式中：M為混合料質(zhì)量;M1為干燥濾紙質(zhì)量;M2為附著礦粉的濾紙質(zhì)量;M3為容器中礦料的質(zhì)量;Mp0為未盛回收液前，四個(gè)金屬瓶的總質(zhì)量;Mp1為離心后，四個(gè)金屬瓶與離心出的礦粉總質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

在黑龍江牡哈高速公路大修施工過(guò)程中，部分工地試驗(yàn)室采用了該方法，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)證明，離心沉淀法測(cè)試瀝青用量準(zhǔn)確度較高。它很好地解決了離心式抽提儀法中存在的礦粉損失的問(wèn)題，對(duì)瀝青溶解液的分離處理也更完全，試驗(yàn)得出的瀝青用量能夠更為準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況，為瀝青路面的質(zhì)量控制提供了有效的技術(shù)支持。