燃燒法在檢測瀝青混合料中的應(yīng)用

要金娥

(晉中時(shí)代工程機(jī)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(fù)作用，以及環(huán)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(shí)，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(jié)合料在瀝青混合料中起著重要的粘結(jié)作用，當(dāng)瀝青用量過小時(shí)，拌出的混合料則疏松不容易壓實(shí);當(dāng)瀝青用量過大時(shí)容易使混合料粘結(jié)成團(tuán)，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(xiàng)常規(guī)試驗(yàn)，它對瀝青路面施工質(zhì)量控制有著重要意義。就霍州至永和關(guān)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(huì)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(yīng)瀝青用量的修正系數(shù)和篩分級配的系數(shù)，從而確定出瀝青含量。瀝青混合料是由瀝青結(jié)合料、集料及填充料組成，集料及填充料為不可燃燒無機(jī)料，瀝青則由碳?xì)浠衔锛捌溲苌飿?gòu)成。將瀝青混合料放入設(shè)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。據(jù)瀝青混合料燃燒前后質(zhì)量差可以計(jì)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(yàn)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(tǒng)一提供，采用山東東海牌70號道路石油瀝青;瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，委托山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果符合JTG F40-2004公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范道路石油瀝青技術(shù)要求。2)粗、細(xì)集料:產(chǎn)地:均為山西臨汾市隰縣么溝;其規(guī)格分別為10 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、機(jī)制砂。各項(xiàng)技術(shù)要求委托山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心檢驗(yàn)，其檢測結(jié)果符合JTG F40-2004公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范粗、細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)要求。3)礦粉:產(chǎn)地:山西省汾西縣佃坪。礦粉質(zhì)量要求委托山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心檢驗(yàn)，其結(jié)果符合JTG F40-2004公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)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(jī)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(jī)制砂28%，礦粉4%?；旌狭系V料級配符合設(shè)計(jì)要求。

4 燃燒爐的標(biāo)定

4.1 瀝青用量修正系數(shù)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(jì)算，配制5份集料混合料。其中2份集料混合料進(jìn)行水洗篩分，取篩分結(jié)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(jìn)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(yàn)室瀝青拌和機(jī)的攪拌鍋進(jìn)行處理(目的是使拌和鍋的內(nèi)側(cè)先附著一些瀝青和粉料，這樣可以防止在拌制標(biāo)定用的試樣過程中拌和鍋粘料導(dǎo)致試驗(yàn)誤差從而影響瀝青含量的測定結(jié)果)。為防止燃燒爐升溫時(shí)溫度不均勻?qū)е略囼?yàn)結(jié)果發(fā)生偏離，試驗(yàn)前須將燃燒溫度設(shè)定538℃。設(shè)定修正系數(shù)為0。在拌制標(biāo)定瀝青混合料試樣時(shí)，應(yīng)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(瀝青加熱溫度、集料的加熱溫度和拌和溫度)。標(biāo)定瀝青混合料試樣的燃燒試驗(yàn)結(jié)果見表1。據(jù)JTG F20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程，若兩個(gè)試樣的質(zhì)量損失系數(shù)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(zhì)量損失系數(shù)差值為0.108% ＜0.15%，取平均值0.07%作為瀝青用量的修正系數(shù)。

表1 瀝青用量修正系數(shù)標(biāo)定

4.2 混合料級配修正

依據(jù)JTG F20-2011公路工程瀝青規(guī)程中瀝青用量的修正系數(shù)Cf=0.5%，按照確定瀝青用量修正系數(shù)時(shí)的兩份瀝青混合料燃燒后的殘留物進(jìn)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(jù)燃燒前、后各篩孔通過率差值來衡量燃燒后混合料級配進(jìn)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(shù)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(zhì)量;m4為顯示質(zhì)量;Cf為修正系數(shù)。

5 燃燒爐法測定瀝青混合料的應(yīng)用

按配比為:碎石(10 mm～30 mm)∶碎石(10 mm～20 mm)∶碎石(5 mm～10 mm)∶機(jī)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(jì)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(biāo)定儀器時(shí)的溫度一致)。分別放入燃燒爐內(nèi)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，燃燒時(shí)預(yù)先將燃燒爐的溫度設(shè)定538℃，設(shè)定修正系數(shù)為0，燃燒結(jié)束，此時(shí)儀器顯示出的瀝青含量必須經(jīng)修正系數(shù)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(jié)果與實(shí)際配制瀝青混合料中瀝青用量的誤差在允許范圍內(nèi)，達(dá)到預(yù)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(yàn)室提供通過試驗(yàn)路段確定的集料摻配比例和最佳瀝青用量生產(chǎn)瀝青混合料。生產(chǎn)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(xiàn)場取樣利用燃燒法測出的瀝青用量，與瀝青拌和廠當(dāng)天生產(chǎn)的混合料總量所用瀝青總量的平均瀝青用量，復(fù)核實(shí)測瀝青用量的準(zhǔn)確性。避免了瀝青混合料由于瀝青用量過低生產(chǎn)出的混合料松散、瀝青與礦料之間的粘附力差，或?yàn)r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(jié)力減弱從而影響到瀝青混合料的路用性能。

6 結(jié)語

通過試驗(yàn)結(jié)果表明燃燒法測量瀝青含量具備試驗(yàn)過程快捷、結(jié)果準(zhǔn)確、操作簡單、安全環(huán)保等優(yōu)勢，在瀝青路面施工中對瀝青混合料生產(chǎn)質(zhì)量能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，充分發(fā)揮試驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。通過試驗(yàn)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(zhì)量、延長使用壽命的決定因素，科學(xué)、快速、準(zhǔn)確的檢測方法是控制質(zhì)量的指導(dǎo)核心。

［1］JTG F20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.