燃燒爐法測定瀝青含量修正系數(shù)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(qū)公路建設與養(yǎng)護技術交通行業(yè)重點實驗室，山西 太原 030006；2.河南省交通規(guī)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(jīng)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(huán)保、方便、精確度高等優(yōu)點[3-5]，已經(jīng)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(huán)節(jié)便是燃燒爐修正系數(shù)的標定。在實際的瀝青含量檢測過程中，經(jīng)常遇到兩個問題，一是瀝青含量修正系數(shù)能否為負數(shù)；二是能否參照類似工程項目直接確定修正系數(shù)。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?yōu)r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(shù)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(chǎn)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(xiàn)場加工生產(chǎn)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(chǎn)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(qū)的石灰?guī)r集料，各檔集料的規(guī)格和其他性能均滿足規(guī)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(chǎn)的礦粉2，兩種礦粉均為石灰?guī)r磨細所得，各項性能均能滿足規(guī)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(chǎn)的HYRS-6 瀝青含量分析儀，其主要技術參數(shù)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(shù)變化見圖1。

圖1 不同瀝青含量對應修正系數(shù)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(shù)并無規(guī)律性，修正系數(shù)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(shù)始終為小于0.5的正數(shù)。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(shù)見表5。

表5 不同瀝青種類對應修正系數(shù)表

由表5 可以看出，瀝青混合料中瀝青種類不同，修正系數(shù)也有所差異，摻抗車轍劑改性瀝青的修正系數(shù)最大，基質瀝青的修正系數(shù)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(shù)變化見圖2。

圖2 不同礦粉種類對應修正系數(shù)變化圖

由圖2 可以看出，當?shù)V粉種類不同時，隨著標準瀝青含量的變化，修正系數(shù)并未呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律。但是可以發(fā)現(xiàn)，相同的標準瀝青含量時，礦粉2 所對應的修正系數(shù)均大于礦粉1 對應的修正系數(shù)。由于礦粉2 中所含細顆?？偭看笥诘V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(shù)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(shù)的試驗研究，可得出以下結論：

a）瀝青含量修正系數(shù)均為正數(shù)，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(xiàn)修正系數(shù)為負數(shù)的情況，應考慮瀝青燃燒不徹底、溫度顯示錯誤、排風系數(shù)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(shù)并未表現(xiàn)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(shù)總體上大于基質瀝青混合料的修正系數(shù)。

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(shù)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(shù)的部分規(guī)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(shù)必須嚴格按照試驗規(guī)程的方法進行標定，不可簡單借鑒原有經(jīng)驗值。