燃烧法在检测沥青混合料中的应用

要金娥

(晋中时代工程机械有限公司，山西晋中 030600)

1 概述

沥青混合料是目前我国修建沥青路面最常用的路面材料，在使用过程中要承受行驶车辆荷载的反复作用，以及环境因素的长期影响。因此沥青混合料在具备一定的承受能力的同时，还必须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。而影响沥青混合料的施工和易性的因素首先是材料的组成。沥青作为结合料在沥青混合料中起着重要的粘结作用，当沥青用量过小时，拌出的混合料则疏松不容易压实;当沥青用量过大时容易使混合料粘结成团，不易摊铺。因此说沥青混合料中沥青含量的测定是沥青路面施工中的一项常规试验，它对沥青路面施工质量控制有着重要意义。就霍州至永和关高速公路路面下面层粗粒式AC-25级配施工中使用燃烧法沥青含量测试仪控制检测沥青含量及矿料级配过程中的体会介绍如下。

2 燃烧法测定的原理

燃烧法沥青含量测试仪，作为一种新型测试沥青混合料中沥青含量的方法，其测定的原理是在一定条件下利用高温将沥青混合料中的沥青成分分为气体，通过相应沥青用量的修正系数和筛分级配的系数，从而确定出沥青含量。沥青混合料是由沥青结合料、集料及填充料组成，集料及填充料为不可燃烧无机料，沥青则由碳氢化合物及其衍生物构成。将沥青混合料放入设定温度的燃烧炉内充分燃烧，可燃的沥青被烧掉;沥青烟气排放到燃烧炉外;只留下不可燃的无机矿物质，使油石分离。据沥青混合料燃烧前后质量差可以计算出混合料中的沥青含量。燃烧后将剩余的矿料筛分用以检验沥青混合料的矿料级配。

3 沥青混合料的组成

3.1 原材料

1)沥青:由建管处统一提供，采用山东东海牌70号道路石油沥青;沥青各项技术指标，委托山西省交通建设工程质量检测中心检验。检验结果符合JTG F40-2004公路工程沥青路面施工技术规范道路石油沥青技术要求。2)粗、细集料:产地:均为山西临汾市隰县么沟;其规格分别为10 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、机制砂。各项技术要求委托山西省交通建设工程质量检测中心检验，其检测结果符合JTG F40-2004公路工程沥青路面施工技术规范粗、细集料质量技术要求。3)矿粉:产地:山西省汾西县佃坪。矿粉质量要求委托山西省交通建设工程质量检测中心检验，其结果符合JTG F40-2004公路工程沥青路面施工技术规范填料要求。

3.2 沥青混合料

沥青混合料中矿料由10 mm～30 mm碎石、10 mm～20 mm碎石、5 mm～10 mm碎石、机制砂等四种集料，一种填充料矿粉和3.6%的油石(即3.47%的沥青用量)比组成。矿料的掺配比例为:碎石(10 mm～30 mm)26%，碎石(10 mm～20 mm)30%，碎石(5 mm～10 mm)12%，机制砂28%，矿粉4%。混合料矿料级配符合设计要求。

4 燃烧炉的标定

4.1 沥青用量修正系数确定

按沥青混合料掺配比例，以每份2 000 g集料混合料重量计算，配制5份集料混合料。其中2份集料混合料进行水洗筛分，取筛分结果平均值为燃烧前各挡筛孔通过百分率PBi，另外3份集料混合料中，2份分别按3.6%油石比(3.47%沥青用量)加入72 g沥青进行拌制，另外1份加入78 g沥青即:按3.9%油石比多加入0.3%用来对试验室沥青拌和机的搅拌锅进行处理(目的是使拌和锅的内侧先附着一些沥青和粉料，这样可以防止在拌制标定用的试样过程中拌和锅粘料导致试验误差从而影响沥青含量的测定结果)。为防止燃烧炉升温时温度不均匀导致试验结果发生偏离，试验前须将燃烧温度设定538℃。设定修正系数为0。在拌制标定沥青混合料试样时，应按照配合比设计时成型试件的相同条件拌制沥青混合料(沥青加热温度、集料的加热温度和拌和温度)。标定沥青混合料试样的燃烧试验结果见表1。据JTG F20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程，若两个试样的质量损失系数差值不大于0.15%，则取平均值作为沥青用量的修正Cf。故:2份试样的质量损失系数差值为0.108% ＜0.15%，取平均值0.07%作为沥青用量的修正系数。

表1 沥青用量修正系数标定

4.2 混合料级配修正

依据JTG F20-2011公路工程沥青规程中沥青用量的修正系数Cf=0.5%，按照确定沥青用量修正系数时的两份沥青混合料燃烧后的残留物进行筛分，取筛分平均值为燃烧后沥青混合料各筛孔的通过率PBi'。据燃烧前、后各筛孔通过率差值来衡量燃烧后混合料级配进行修正。

本试样燃烧前各挡筛孔通过百分率PBi与燃烧后各挡筛孔通过百分率PBi'即Cpi=PBi'－PBi的差值均符合要求的范围;则各筛孔的通过百分率修正系数为0。至此确定修正后的沥青含量为:

其中，P为沥青用量;m3为初始的试样质量;m4为显示质量;Cf为修正系数。

5 燃烧炉法测定沥青混合料的应用

按配比为:碎石(10 mm～30 mm)∶碎石(10 mm～20 mm)∶碎石(5 mm～10 mm)∶机制砂∶矿粉∶沥青(油石比)=26%∶30%∶12%∶28%∶4%∶3.6%;配制10份沥青混合料，每份按2 000 g计算(混合料拌和锅加热温度、沥青的加热温度、集料的加热温度和拌和温度均和标定仪器时的温度一致)。分别放入燃烧炉内进行燃烧试验，燃烧时预先将燃烧炉的温度设定538℃，设定修正系数为0，燃烧结束，此时仪器显示出的沥青含量必须经修正系数修正后方为该沥青混合料的沥青含量。

10组沥青混合料测试结果与实际配制沥青混合料中沥青用量的误差在允许范围内，达到预期效果。

霍永沥青路面施工中沥青含量和混合料检测就是采用燃烧炉法:在大面积施工中，沥青拌和站按照试验室提供通过试验路段确定的集料掺配比例和最佳沥青用量生产沥青混合料。生产出的沥青混合料采用燃烧法与沥青用量总量检测来控制，通过现场取样利用燃烧法测出的沥青用量，与沥青拌和厂当天生产的混合料总量所用沥青总量的平均沥青用量，复核实测沥青用量的准确性。避免了沥青混合料由于沥青用量过低生产出的混合料松散、沥青与矿料之间的粘附力差，或沥青用量过高使拌出沥青混合料中在颗粒间形成未与矿粉交互作用的自由沥青，可使沥青混合料的粘结力减弱从而影响到沥青混合料的路用性能。

6 结语

通过试验结果表明燃烧法测量沥青含量具备试验过程快捷、结果准确、操作简单、安全环保等优势，在沥青路面施工中对沥青混合料生产质量能进行实时监控，充分发挥试验数据指导生产的作用。通过试验路段确定的集料级配和最佳沥青用量是施工中提高沥青路面质量、延长使用寿命的决定因素，科学、快速、准确的检测方法是控制质量的指导核心。

［1］JTG F20-2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］.