燃烧炉法测定沥青含量修正系数的试验研究

2019-04-10刘艳强

山西交通科技 2019年1期

刘艳强，张杰

（1.山西省交通科学研究院黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室，山西太原 030006；2.河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南郑州 450052）

0 引言

沥青路面是我国高等级公路中最主要的路面结构形式，而在沥青路面的施工过程中，沥青含量的变化将直接影响到沥青混合料的各项路用性能[1]。因此，沥青含量的检测和控制至关重要。《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTG F80/1—2017）已经将沥青含量作为关键指标进行控制。目前，沥青含量的测定方法有3 种：离心分离法、射线法和燃烧炉法[2]。相比离心分离法和射线法，燃烧炉法具有快速、环保、方便、精确度高等优点[3-5]，已经在各等级公路建设过程中的试验检测方面得到了越来越广泛的应用。燃烧炉法测定沥青混合料的沥青含量试验，最为重要的环节便是燃烧炉修正系数的标定。在实际的沥青含量检测过程中，经常遇到两个问题，一是沥青含量修正系数能否为负数；二是能否参照类似工程项目直接确定修正系数。在沥青含量测定过程中，沥青混合料损失的质量主要为沥青质量，还有填料矿粉中的少量可燃矿物质以及排风过程中夹杂的细微颗粒。本文通过改变沥青种类、标准沥青含量以及填料矿粉种类，开展了沥青含量修正系数的试验研究。

1 主要原材料

1.1 沥青混凝土混合料级配

混合料采用AC-20 类型级配，原材料的比例如下：10～20 mm∶5～10 mm∶3～5 mm∶0～3 mm∶矿粉=37∶20∶5∶33∶5，集料合成级配结果见表1。

表1 集料合成级配结果 %

1.2 沥青

1.2.1 基质沥青

基质沥青为东海牌70 号A 级石油沥青，产地为中国石化股份有限公司齐鲁分公司，各项检测指标见表2。

表2 基质沥青检测结果表

1.2.2 SBS 改性沥青

改性沥青为现场加工生产的SBS 改性沥青，其所用基质沥青为中国石化股份有限公司齐鲁分公司生产的东海牌90 号A 级石油沥青，SBS 改性剂为巴陵石化道改2 号，掺量为基质沥青的4.5%，各项检测指标见表3。

表3 改性沥青检测结果表

1.2.3 掺抗车辙剂改性沥青

抗车辙剂采用德国进口的D-Ⅱ抗辙裂剂，掺量为沥青混合料重量的0.35%。实际施工过程中，抗车辙剂并非直接对基质沥青进行改性，而是首先掺配到集料当中，再与基质沥青拌和，相当于采用一种掺抗车辙剂的改性沥青。

1.3 集料

集料均为来自山西省长治市潞城地区的石灰岩集料，各档集料的规格和其他性能均满足规范和设计文件[6]的相关要求。

1.4 填料

填料矿粉有两种，分别为集中采购的矿粉1 和拌和站自产的矿粉2，两种矿粉均为石灰岩磨细所得，各项性能均能满足规范和设计文件的相关要求，主要是筛分级配有所差异，两种矿粉的筛分级配见表4。

表4 矿粉筛分级配结果表 %

2 仪器设备

本次试验所用仪器为无锡市华南实验仪器有限公司生产的HYRS-6 沥青含量分析仪，其主要技术参数如下：

a）试样重量4 500 g，推荐试样重量1 000～1 500 g；

b）天平精度±0.1 g，天平量程10 kg；

c）燃烧室尺寸长350 mm×宽440 mm×高330 mm；

d）燃烧室最高工作温度800 ℃，标准工作温度538 ℃；

e）自动检测终点沥青含量的测试精度可达0.1%；

f）试验时间 20～30 min。

3 试验研究

3.1 沥青含量不同

基质沥青采用东海牌70 号A 级石油沥青，矿粉采用矿粉1，未掺抗车辙剂，拌制的沥青混合料标准沥青含量分别为3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，其所对应的沥青含量修正系数变化见图1。

图1 不同沥青含量对应修正系数变化图

由图1 可以看出，随着标准沥青含量的变化，对应的修正系数并无规律性，修正系数并未随着标准沥青含量的增大或减小而同时增大或减小。但是，不论标准沥青含量如何变化，修正系数始终为小于0.5的正数。说明，燃烧过程中损失的质量除了沥青结合料，还包括部分易燃矿物质和微小颗粒。

3.2 沥青种类不同

沥青混合料中矿粉采用矿粉1，标准沥青含量为4.5%，沥青分别采用基质沥青、SBS 改性沥青、抗车辙剂改性沥青，其所对应的沥青含量修正系数见表5。

表5 不同沥青种类对应修正系数表

由表5 可以看出，沥青混合料中沥青种类不同，修正系数也有所差异，掺抗车辙剂改性沥青的修正系数最大，基质沥青的修正系数最小。分析原因，可能是抗车辙剂改性沥青混合料的模量最大，沥青和集料、填料的黏附性最好，SBS 改性沥青次之，基质沥青最差，因此，沥青在燃烧过程中，抗车辙剂改性沥青损失的填料最多，SBS 改性沥青次之，基质沥青最少。