离心沉淀法在测定沥青含量试验中的应用

程 鑫，张 扬

(1.黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司，2.绥满高速公路牡丹江至哈尔滨段大修工程建设指挥部)

1 前言

沥青含量的大小在很大程度上决定了沥青路面的质量。沥青含量，既是沥青混合料级配组成的主要内容，又是沥青混合料质量评判的重要依据。

用于检测沥青含量的方法目前主要有离心式抽提仪法、燃烧法、回流式抽提仪法。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)推荐采用离心式抽提法。其工作原理是将沥青混合料用三氯乙烯或其它溶剂液化，使沥青混合料中的沥青充分溶解在溶剂里，通过离心机产生的离心作用，将含有沥青的溶解液经过滤纸过滤后分离出来，从而实现沥青混合料的油石分离，测定出沥青含量。该方法的优点是操作方便，仪器简单。缺点是试验精度不高，一部分矿粉被当作沥青残液排出，所测沥青含量偏高。与真值相比误差较大，不能对沥青混合料的生产质量做到有效控制。离心抽提法测定沥青含量不准的原因，经分析其误差主要来源有使用的滤纸型号影响矿粉损失;离心机的旋转速度影响矿粉损失;使用溶剂的数量及清洗遍数影响矿粉损失;离心抽提仪与滤纸间的密封程度，严重影响矿粉的损失量。为了解决这些问题，提高试验精度，有必要探讨新的更精确的测定沥青含量的检测方法。

2 离心沉淀法介绍

离心沉淀法测定沥青含量是在离心抽提法的基础上对沥青溶液(含矿粉)进行再次离心试验，分离出矿粉，用于沥青用量计算的试验方法。

2.1 离心沉淀法的特点

离心沉淀法具有以下几个特点。

(1)试验精度高。其测定值与真值误差小。根据江苏省交通科学研究院的试验研究及牡哈大修工程中各工地试验室的应用情况，误差一般在0.1%内。

(2)试验设备简单，试验周期短。在原有离心式抽提仪的基础上增加一台离心分离仪即可。在试验周期上，完成一组试验需要的时间在5 h左右。

(3)试验过程简单，便于操作。只需在规范现有的试验步骤基础上，增加对回收液离心分离的步骤。

2.2 离心沉淀法测试沥青用量的试验步骤

(1)仪器。

离心式抽提仪、离心机、电子天平(量不小于5 000 g，感量不大于0.1 g)、电热恒温干燥箱0～300℃、方盘、分料器。

(2)检测方法与步骤。

①取样浸泡，分离矿料和溶解液。

称取质量为M的混合料放入抽提仪金属锅中，然后注入三氯乙烯溶剂，将其浸没，溶剂高出试样3 cm，浸泡30 min，用玻璃棒适当搅拌混合料，使沥青充分溶解。取洁净的圆环形滤纸，质量为M1，准确至0.01 g。将滤纸垫在分离仪金属锅边缘上，加盖紧固，在分离仪出口处放上回收瓶，上口应注意密封，防止溶液流出散失。开动离心机，转速逐渐增至3 000 r/min，沥青溶液通过排出口注入回收瓶中，待溶液流出停止后停机。从上盖的孔中加入新溶剂，数量相同，稍停3～5 min后，重复上述操作，如此数次直至流出的溶解液呈淡黄色为止。卸下上盖，取下滤纸，并连同金属容器中的矿料一起放入方盘中，在通风橱中或室内空气中蒸发干燥，然后放入105±5℃的烘箱中烘干。分别称取滤纸的质量M2和矿料质量M3。

②从溶解液中分离矿粉。

将注入回收瓶的沥青溶液，分别等量注入四个不同的离心分离仪的金属瓶中。注入回收液之前要称取四个金属瓶的总质量Mp0。将四个金属瓶放入离心分离仪中固定，盖上分离仪的上盖。开动离心分离仪直至离心分离仪自动停止。等离心分离仪彻底停止转动后，再打开上盖，取出四个金属瓶。取瓶过程要慢而稳，尽量避免瓶中液体的晃动，然后将瓶中上层液体缓缓倒出，此时，回收液中的矿粉已经被离心沉淀在金属瓶的底部，上层液体中是没有矿粉的。依次倒出四个金属瓶上层液体，瓶中留少量的液体残余。然后将四个金属瓶放入105±5℃的烘箱中烘干，至少要烘3 h，然后放入干燥器中冷却至室温，称取四个金属瓶总质量为Mp1。

图1 通过离心机从沥青溶解液中分离出全部矿粉

若分离液较多，无法一次分入四个金属瓶中，可以分两次进行。

③计算沥青用量P。

P=［M-M3-(M2-M1)-(Mp1-Mp0)］/M×100%式中：M为混合料质量;M1为干燥滤纸质量;M2为附着矿粉的滤纸质量;M3为容器中矿料的质量;Mp0为未盛回收液前，四个金属瓶的总质量;Mp1为离心后，四个金属瓶与离心出的矿粉总质量。

3 结语

在黑龙江牡哈高速公路大修施工过程中，部分工地试验室采用了该方法，经过大量的试验证明，离心沉淀法测试沥青用量准确度较高。它很好地解决了离心式抽提仪法中存在的矿粉损失的问题，对沥青溶解液的分离处理也更完全，试验得出的沥青用量能够更为准确地反映实际情况，为沥青路面的质量控制提供了有效的技术支持。