燃烧法与离心法测定沥青混合料中沥青含量试验研究

〔提 要〕简要介绍沥青混合料中沥青含量检测方法试验结果分析及试验精确度要求，确定沥青含量的修正系数。 1 概述

沥青混合料中的沥青含量对其热稳定性能存在着明显的影响，是沥青混合料配合比设计和施工控制的一个重要指标。当沥青用量过少时，集料表面沥青膜过薄，混合料呈干枯状而缺乏足够的粘结力，不能形成高的强度，稳定度不高。增加沥青用量，混合料粘结力增强，稳定度随之提高，然而当沥青用量进一步增加，集料表面沥青膜增厚，自由沥青增多，自由沥青就尤如集料颗粒之间的润滑剂，使颗粒在荷载作用下易于滑动位移,从而降低稳定度，产生拥包和车辙。如何准确、真实地反映施工生产过程中沥青混合料的沥青含量是每位沥青试验检测人员应尽的责任，沥青含量的准确可靠性也对沥青混合料质量控制起到了指导的作用，近年来我国对沥青含量试验最普遍的检测方法是离心抽提法。

2 燃烧法和离心抽提法试验简介 2.1 燃烧法

燃烧法测量沥青混合料中沥青含量的方法是将预热干燥的沥青混合料放入538℃的燃烧炉中，沥青被燃烧，沥青烟气排放到燃烧炉外，根据沥青混合料燃烧前和燃烧后剩余矿物的质量差可以计算出沥青混合料中的沥青含量，燃烧后剩余的矿料可用于级配分析。本研究用仪器为北京兰航测控技术研究所LH-1型燃烧炉。 2.2 离心抽提法

离心抽提法是采用离心分离法测定粘稠石油沥青拌制的沥青混合料中的沥青含量（或油石比）以评定沥青拌和厂产品质量，抽提的沥青溶液可用于回收沥青，以评定沥青的老化性质，抽提后的矿料用于混合料级配分析。本研究用仪器为北京兰航测控技术研究所离心式抽提仪CT-1型。 3 沥青混合料的材料组成 3.1 结合料

本研究所用沥青为壳牌AH-70重交沥青，改性沥青为壳牌改性沥青SBS I-D（仅在SMA13使用）。用量见表1。

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3.2 抗剥落剂和纤维稳定剂

抗剥落剂选用无毒具有良好效性的AR-68抗剥落剂用量为沥青含量的0.4%。 纤维稳定剂掺用德国进口颗粒木质素纤维（仅在SMA13使用）。用量为混合料的0.4%。 3.3 集料和填料

沥青混合料集料为质地坚硬耐磨的花岗岩轨制成的碎石，细集料为闽江中偏细砂（细度模数为2.0），填料为石灰岩磨细得到的矿粉，其合成级配见表1。 表1 试验用沥青混合料合成级配通过率（%）

筛孔 混合料 AC-25 AC-16 AC-13 SMA-13 26.5 19 16 结合料13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 (%) 95-100 77-85 67-75 50-65 40-55 30-37 24-30 15-19 13-15 10-13 6-10 4-6 4.0-4.2 / / / 100 95-100 65-70 50-60 28-30 24-25 18-19 14-16 10-12 7-8 5-6 4.6-4.9 / / 100 100 95-100 60-80 28-42 23-30 18-23 14-19 10-13 7-10 5-7 4.8-5.2 95-100 50-75 25-33 23-28 19-23 15-19 13-15 10-13 8-10 5.8-6.2 4 沥青混合料的拌制及试验件的制备 4.1 沥青混合料的拌和

用干燥的矿料每一粒级以表1级配要求准确称取集料用量（准确度为1g）加热拌和，为不使校准试样沥青含量产生偏差，首先对沥青混合拌和机的搅拌锅进行处理，使其符合要求，处理方法是按设计的沥青含量搅拌1~2锅沥青混合料并将其倒掉。在搅拌锅壁均匀涂上一层黄油。 4.2 沥青混合料试样的制备

为了确保在测定沥青混合料中沥青含量用燃烧法和离心法的精确度和精密度。试验中分别以AC-25、AC-16、AC-13、SMA-13四种混合料为研究对象，对每一类型混合料分别取三组不同级配，不同沥青含量共12组试样；每组试样以同级配、同沥青含量拌制6个子样，3个子样用以燃烧法测试沥青含量和级配分析，另3个子样用离心抽提法测定沥青含量和级配分析。 5 试验结果分析

通过试验结果表明，燃烧法测量沥青含量平均值与校准沥青含量之差范围在0.01%至0.05%之间偏差的平均值为0.03%同时也显示燃烧法试验后剩余矿料级配没有明显变化，通过计算HMA混合料的修正系数为0.10，而SMA混合料的修正系数为0.04。这是

因为SMA掺入0.04%的木质素纤维被燃尽，故SMA与HMA混合料的沥青含量之差为0.04。试验结果说明燃烧后的矿料级配与校准级配偏差值没有向人们所担心的那样石料经燃烧会崩解破碎。级配分析与校准级配的偏差范围在-0.6～0.9之间与离心法的偏差相同，这综合显示出用燃烧法测量沥青含量和级配都具有较低的测量偏差和较高的精确度，符合美国标准《燃烧法测定沥青混合物的沥青含量》（ASTM D6307-98）的精密度和偏差要求，可见采用燃烧法设备性能稳定，重复性良好。

表2可以看出用离心提抽法所测的的沥青含量值虽然都符合国内行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JGJ05-2002）的有关规定。但与燃烧法测试的值相比偏差大、精度低。

表2 不同试验方法所测沥青含量的精确度

混合料 校准燃烧法沥青含量 沥青实测标准组内允许标准偏差离心法沥青含量 修正 系数 0.35 0.45 0.26 0.22 实测平标准偏修正 组内级允许偏差（%）含量平均偏差级差（%）均值差值种类 系数 差（%） (JTJ052-2000) （%） 值（%） 值（%） （%） （ASTM-1998） （%） （%） AC-13 5.00 5.06 0.04 0.07 SMA-13 6.00 6.14 0.03 0.06 AC-16 4.90 4.99 0.04 0.06 AC-25 4.20 4.34 0.03 0.06 ≤0.04 0.10 5.37 0.06 0.11 ±0.3 ±0.3 ±0.3 ±0.3 ≤0.04 0.14 6.45 0.05 0.10 ≤0.04 ≤0.04 0.10 5.16 0.05 0.04 0.10 4.35 0.04 0.07 6 结论

燃烧法测定沥青混合料含量作为一种新型试验方法在国外已得到普遍推广应用，对于这种试验方法的精确度和精密度，美国国家沥青技术中心（NCAT）组织了规模的试验研究，在此基础上1998年和1999年ASTM和AASHTO制定了这种试验方法正式试验标准，我国目前尚无正式标准，建议有关技术主管部门对这种试验方法组织开展试验研究，并制定相应的试验标准。

燃烧法试验操作简单方便，比离心抽提法所需的时间短、安全、适合于对沥青混合料生产质量进行实时监控，试验开始时仅需试验检测人员在现场输入试样初始质量和校准系数，试验进行时不需要试验人员在现场且对试验的成本降低。

燃烧法不需要使用三氯乙烯溶剂，有利于社会环境的保护和有利于操作人员身体健康。不需要处理危险溶剂的相关费用。采用燃烧法试验后剩余矿料级配没有明显变化，燃烧试验后剩余矿料完全可以用于沥青混合料的级配分析，试验的精度偏差与离心法抽提后的级配分析相当。

综上所述燃烧法的优点和离心抽提法存在的问题表明燃烧法具有取代离心法的极大潜力，有一些国家离心抽提法将要取消。