燃燒法測定瀝青混凝土瀝青含量探析

孟洋 石磊

【摘 要】瀝青混合料中的瀝青含量對(duì)于確保瀝青路面使用性能具有十分重要的影響，其與礦料級(jí)配是否合理，從根本上決定了所建設(shè)瀝青路面的使用性能優(yōu)良與否，是公路建設(shè)中不容忽視的重要參數(shù)，更是控制瀝青路面建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵性指標(biāo)。若此參數(shù)不合理，必然會(huì)給瀝青混凝土路面建設(shè)帶來嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。因此，深入探討有效測定瀝青混合料中瀝青含量的方法，是有效避免瀝青路面出現(xiàn)病害的重要手段之一。本文以燃燒法為例對(duì)瀝青混凝土瀝青含量的測定進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】瀝青混凝土；瀝青含量；測定；燃燒法

瀝青含量是瀝青路面施工過程中質(zhì)量控制的難點(diǎn)，是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)和施工控制的重要指標(biāo)，直接影響瀝青混合料的體積指標(biāo)，在很大程度上決定了瀝青路面的質(zhì)量品質(zhì)。因此，通過有效的試驗(yàn)方法，真實(shí)而準(zhǔn)確地對(duì)施工過程中瀝青混合料中瀝青的含量予以反映，是公路建設(shè)施工中試驗(yàn)檢測人員的重要責(zé)任，更是控制和保證瀝青路面質(zhì)量的重要手段。

1.測定瀝青混凝土瀝青含量的重要作用及主要測定方法

1.1測定瀝青混凝土瀝青含量的重要作用

瀝青混合料中的瀝青含量對(duì)其熱穩(wěn)定性能存在著明顯的影響，當(dāng)瀝青用量過少時(shí)，集料表面瀝青膜過薄，混合料呈干枯狀而缺乏足夠的粘結(jié)力，不能形成高強(qiáng)度，穩(wěn)定度不高。增加瀝青用量，混合料粘結(jié)力增強(qiáng)，穩(wěn)定度也隨之提高。然而當(dāng)瀝青用量進(jìn)一步增加時(shí)，集料表面瀝青膜增厚，導(dǎo)致自由瀝青增多，從而降低穩(wěn)定度，產(chǎn)生擁包和車轍。因此，必須準(zhǔn)確、真實(shí)地測定施工生產(chǎn)過程中瀝青混合料中的瀝青含量。

1.2瀝青含量測定方法發(fā)展趨勢

根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》 （JTJ052—2000）規(guī)定，測定瀝青混合料中瀝青含量的方法共有2類， 包括射線法和溶劑法，其中射線法的特點(diǎn)為： 測定速度較快，測量精度與抽提法相當(dāng)，但它無法測定礦料級(jí)配。其它方法所用溶劑價(jià)格較貴，處理困難，并對(duì)人體以及環(huán)境的影響較大。從上世紀(jì)末，燃燒法測定瀝青混合料中瀝青含量的方法開始出現(xiàn)，其工作原理如下：瀝青混合料由瀝青結(jié)合料、集料及填充料組成，集料及填充料為不可燃無機(jī)物，瀝青則由碳?xì)浠衔锛捌溲苌飿?gòu)成，可燃且灰份質(zhì)量很小，在試驗(yàn)過程中可忽略不計(jì)。將已知重量的瀝青混合料試件放入設(shè)定一定溫度的燃燒爐內(nèi)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(jī)礦物質(zhì)，使油石分離。根據(jù)瀝青混合料燃燒前后質(zhì)量差可以計(jì)算出瀝青混合料中的瀝青含量。燃燒后剩余的礦料用于級(jí)配分析。

2.燃燒法測定瀝青混合料中瀝青含量的特點(diǎn)分析

燃燒法的儀器設(shè)備主要由燃燒爐、燃燒爐內(nèi)置電子天平和電腦控制系統(tǒng)組成。燃燒法的主要優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：

（1）自動(dòng)化程度高，只要將一定質(zhì)量的瀝青混合料放入燃燒爐內(nèi)，開啟電腦控制系統(tǒng)，則整個(gè)試驗(yàn)過程的監(jiān)控到報(bào)告打印即可自動(dòng)完成。

（2）方便快捷，燃燒爐升溫至設(shè)定溫度后，置入瀝青混合料完成一次試驗(yàn)一般不超過1h，可以及時(shí)有效地指導(dǎo)施工，便于拌和站瀝青含量的控制。

（3）精度較高，由于試驗(yàn)過程為電腦控制，試驗(yàn)環(huán)節(jié)較少，人為影響因素較少，則試驗(yàn)結(jié)果精度較高。

（4）準(zhǔn)確度高，由于試驗(yàn)精度較高，試驗(yàn)環(huán)節(jié)較少，則影響結(jié)果的因素主要是集料燒失量，為試驗(yàn)前已確定的系統(tǒng)誤差，對(duì)同一材質(zhì)集料的混合料，其燒失量在相同溫度條件下可看作常數(shù)，作為修正系數(shù)使用。

（5）便于級(jí)配檢驗(yàn)，瀝青混合料中的集料級(jí)配檢驗(yàn)一般都是結(jié)合瀝青含量檢測同時(shí)進(jìn)行，將瀝青混合料中的瀝青清除后，留下集料進(jìn)行級(jí)配檢驗(yàn)，通過試驗(yàn)表明，燃燒法在瀝青混合料燃燒后完全不損失礦粉，集料配比保存完整，為準(zhǔn)確檢驗(yàn)瀝青混合料中集料級(jí)配奠定了良好的基礎(chǔ)，省去了抽提法中進(jìn)行礦粉修正的麻煩。

當(dāng)然，燃燒法測定瀝青含量也有缺點(diǎn)，這體現(xiàn)在：試驗(yàn)設(shè)備相對(duì)較昂貴，且耗電量很大，這使檢驗(yàn)成本相對(duì)較高，并對(duì)試驗(yàn)室耗電能力有較高的要求。

3.影響燃燒法測定瀝青含量試驗(yàn)結(jié)果的主要因素分析

3.1溫度校正因素的影響

同一物體在溫度變化的時(shí)候測得的重量也會(huì)不同。比如說冷物體的重量在升溫后會(huì)有所減少，因此燃燒爐中的稱料籃在冷卻時(shí)稱料和在高溫（一般538℃）時(shí)相比，其重量會(huì)有所減少，這樣就會(huì)增大試驗(yàn)的誤差。所以，采用裝料空籃進(jìn)行燃燒來觀測其影響量。

3.2集料校正試驗(yàn)的影響

集料粒徑不同，其中含有的有機(jī)質(zhì)或其它雜質(zhì)就不同，在燃燒時(shí)其損失的質(zhì)量同樣會(huì)存在差異。所以，集料配比不同對(duì)其試驗(yàn)結(jié)果也會(huì)不同。為了減少試驗(yàn)誤差，挺高試驗(yàn)精度，需要對(duì)不同規(guī)格的集料分別進(jìn)行燃燒測定各自的損失量，以及按配合比混合后進(jìn)行燃燒測定其損失量。

生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：同種石灰?guī)r各燃燒后的質(zhì)量損失與其粒徑大小是呈正比關(guān)系的。例如，在對(duì)各種規(guī)格礦料分別燃燒后，其合成質(zhì)量損失若為1.34%，則可在級(jí)配不變的條件下，將此種礦料混合料試驗(yàn)時(shí)的修正值確定為1.34%。

3.3對(duì)其他級(jí)配的作用

在實(shí)際施工過程中，不同級(jí)配中集料粗細(xì)程度、材料種類、改性劑都有區(qū)別，雖然燃燒爐的數(shù)據(jù)穩(wěn)定效果好，但是顯示的數(shù)值還是不能代表真實(shí)的數(shù)值，這就對(duì)不同級(jí)配混合料建立設(shè)備顯示與實(shí)際油石比之間的關(guān)系。

4.燃燒法檢測瀝青含量的操作要點(diǎn)

燃燒法適用于測定粘稠石油瀝青拌制的瀝青混合料和施工時(shí)新拌制瀝青混合料中的瀝青含量，對(duì)碾壓后的瀝青路面中的瀝青含量測定也適用。

4.1燃燒法檢測所需儀器

所需儀器主要有：燃燒法瀝青含量測試儀；稱量不小于4000g，感量不大于0.1g的電子天平；電熱恒溫干燥箱，以及方盤、分料器或金屬鏟等。

4.2燃燒法檢測的操作要點(diǎn)

4.2.1試樣準(zhǔn)備

對(duì)于新拌制的瀝青混合料，當(dāng)溫度不低于120℃時(shí)，可直接取樣、縮分，進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)含有水分的試樣則應(yīng)在105℃的電熱干燥箱中烘干至恒重，一般不少于3h。然后升溫至120℃～135℃?zhèn)溆谩?/p>

4.2.2儀器準(zhǔn)備

①開啟電源，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，進(jìn)入測試系統(tǒng)；②打開燃燒爐爐門，除去內(nèi)置電子天平上的所有附加物，電子天平自動(dòng)進(jìn)行自檢（約1min）。預(yù)熱10～30min（環(huán)境溫度低時(shí)預(yù)熱時(shí)間長）。電子天平自檢完成后，將陶瓷支撐管和底盤等天平附加物放回原位。關(guān)閉爐門，燃燒爐處于待機(jī)狀態(tài)；③通過計(jì)算機(jī)輸入試驗(yàn)參數(shù)。試驗(yàn)溫度設(shè)置通常為538℃；輸入試驗(yàn)修正系數(shù)。

接通燃燒爐加熱開關(guān)，燃燒爐進(jìn)入加熱狀態(tài)，直至達(dá)到設(shè)置溫度后自動(dòng)恒溫。

4.2.3試驗(yàn)的具體步驟

①將試樣縮分至1200～1500g。將2層燃燒筐和物料底盤一同放在電子天平上稱重、去皮。將試樣分別裝入2層燃燒筐中，（下層宜少，上層宜多）攤平。

②準(zhǔn)確稱重至0.1g（瀝青混合料凈質(zhì)量），將該質(zhì)量輸入計(jì)算機(jī)。

③打開爐門，用物料叉將物料底盤連同盛有試樣的燃燒筐送入燃燒爐內(nèi)，輕輕放置在陶瓷架盤上，關(guān)閉爐門，使燃燒爐進(jìn)入測試狀態(tài)。整個(gè)過程不得有物料顆粒損失。測試工作完成后，計(jì)算（下轉(zhuǎn)第339頁）（上接第283頁）機(jī)會(huì)自動(dòng)打印試驗(yàn)結(jié)果。

④試驗(yàn)時(shí)，容器和爐膛底盤不得與燃燒爐有絲毫接觸；測試過程中不得使燃燒爐體產(chǎn)生振動(dòng)，且不得打開爐門；同時(shí)注意操作人員安全。

5.結(jié)語

燃燒法是當(dāng)前較先進(jìn)的瀝青含量檢測方法，具有試驗(yàn)精度高、結(jié)果準(zhǔn)確可靠的特點(diǎn)，加之該方法簡單、快捷，時(shí)效性好，有效地運(yùn)用這一方法，不僅能夠?qū)r青混合料中瀝青含量的質(zhì)量進(jìn)行有效控制，還能為提高瀝青路面質(zhì)量奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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