1 概述
 
瀝青混合料中的瀝青含量對(duì)其熱穩(wěn)定性能存在著明顯的影響，是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)和施工控制的一個(gè)重要指標(biāo)，如何準(zhǔn)確、真實(shí)地反映施工生產(chǎn)過(guò)程中瀝青混合料的瀝青含量是每位瀝青試驗(yàn)檢測(cè)人員應(yīng)盡的責(zé)任，瀝青含量的準(zhǔn)確可靠性也對(duì)瀝青混合料控制起到了指導(dǎo)的作用。
 
2 測(cè)定瀝青混合料中瀝青含量的方法介紹
 
瀝青混合料中瀝青含量的檢測(cè)方法根據(jù)試驗(yàn)的原理不同，可以分為射線(xiàn)法、比色法、抽提法和燃燒
 
法四種類(lèi)型。
 
2． 1 射線(xiàn)法
 
射線(xiàn)法是利用放射性元素測(cè)定瀝青含量的方法，原理與核子密度儀相同，發(fā)射源發(fā)生的高能中子與瀝青混合料中的氫原子碰撞后被減速慢化，從快中子被慢化的程度按標(biāo)定的曲線(xiàn)計(jì)算混合料中的瀝青含量。使用此方法操作簡(jiǎn)單、方便快捷，只需
 
4min 就可以得出測(cè)定結(jié)果，且取樣較大，代表性強(qiáng)，不存在測(cè)定時(shí)礦粉損失對(duì)結(jié)果的影響問(wèn)題，精度較高，適用于大型瀝青拌和站的質(zhì)量控制。不足之處是它只能測(cè)定出瀝青含量，不能同時(shí)測(cè)出礦料級(jí)配，而且只適用粘稠石油瀝青。由于該方法受環(huán)境影響較大，挪動(dòng)地點(diǎn)必須重新標(biāo)定，放射性元素若未做好防護(hù)會(huì)對(duì)操作人員身體造成傷害，所以該方法目前
 
不被采用。
 
2． 2 光線(xiàn)比色法比色法的理論依據(jù)是“朗伯 － 比耳”定律，即
 
“光通過(guò)有色液體時(shí)，通過(guò)光的強(qiáng)度與有色溶劑的溶度成正比。”應(yīng)用這一原理，將不同瀝青含量的苯
 

溶液在相同厚度的情況下，用不同光源照射，將透過(guò)的光分別照射到同一光電池上，就會(huì)產(chǎn)生不同數(shù)值的光電壓，其值隨瀝青含量的增加而減少。因此，對(duì)
 
一定數(shù)量的瀝青含量系列光電壓標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，就
 
可以確定出瀝青混合料的油石比。此方法使用方便、快捷，且可自動(dòng)打印和顯示油石比測(cè)定結(jié)果，測(cè)
 
一個(gè)結(jié)果約需 15min，便于施工瀝青含量的控制，但
 
由于此法測(cè)出精確度較差，未列入 JTJ052 － 2000
 
《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》。
 
2． 3 抽提法
 
抽提法是將瀝青從瀝青混合料中溶解分離出來(lái)，通過(guò)混合料質(zhì)量差而求算瀝青含量，從而可以得到兩個(gè)重要的參數(shù): 瀝青含量和集料級(jí)配。抽提法包括沖洗法、離心抽提法、電熱抽提法( 回流式瀝青抽提儀) 和脂肪抽提器法( 索克斯里抽提儀) ，其中離心抽提法為**常見(jiàn)方法。
 
2． 3． 1 離心式瀝青抽提儀
 
我院檢測(cè)中心使用的離心式瀝青抽提儀為北京蘭航產(chǎn) CT － 3 型離心式瀝青抽提儀，原理是將 1 ～1． 5kg 瀝青混合料置于儀器旋轉(zhuǎn)鍋 ( 離心分離器)
 
內(nèi)，向分離器內(nèi)注入三氯乙烯，使溶劑浸沒(méi)試樣，記
 
錄溶劑用量，將已稱(chēng)重圓環(huán)形潔凈濾紙墊裝在分離器邊緣上，加蓋堅(jiān)固，在分離器出口放置回收瓶，上
 
口應(yīng)注意密封，防止流出，開(kāi)動(dòng)離心器，使盛有試樣的離心器轉(zhuǎn)速逐漸增** 3000r /min。在離心的作用下，被溶解的瀝青與溶劑一起透過(guò)濾紙被甩出，然后再加入溶劑，如此反復(fù)直**流出的溶液呈清澈的淡黃色為止，一般約需 4 ～ 5 次。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作相對(duì)簡(jiǎn)單，儀器輕便，不需要配置大功率電源設(shè)備。
 

缺點(diǎn)是影響試驗(yàn)精度的環(huán)節(jié)較多，一部分礦粉被當(dāng) 做瀝青隨殘液排出，致使所測(cè)瀝青含量偏高而且數(shù) 值不易確定，所測(cè)結(jié)果與約定真值誤差較大; 該方法 使用的溶劑為三氯乙烯，此溶劑是一種化工原料，具 有一定的毒性和揮發(fā)性，使用后難以處理，不利于環(huán) 境保護(hù)和安全生產(chǎn)，另外試驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)( 大約 需要 2h) ，且儀器不能自動(dòng)烘干，集料需取出另行烘 干后進(jìn)行礦料篩分稱(chēng)量，操作較為麻煩。 2． 3． 2 德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析器 德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析器于今年由 我院科研開(kāi)發(fā)中心引進(jìn)，該設(shè)備由德G贏華泰檢測(cè) 技術(shù)有限公司( infra Test Pruftechnik GmbH) 生產(chǎn)， 按照歐盟委員會(huì)機(jī)器指示 89 /392 /EEC，附件ⅡA 標(biāo) 準(zhǔn) ( EC Machinery Directive 89 /392 /EEC，Annex Ⅱ A) 設(shè)計(jì)制造。該儀器原理是在一個(gè)完全密閉的系 統(tǒng)里，利用非易燃溶劑( 三氯乙烯) 提取并確定瀝青 混合料中的瀝青含量。shou先，將混合料稱(chēng)重( 不超 過(guò) 3． 5kg) ，裝入一個(gè)篩筒中，將篩筒放入清洗倉(cāng)。 隨后利用溶劑和超聲波進(jìn)行清洗，清洗周期次數(shù)可 根據(jù)混合料類(lèi)型預(yù)設(shè)。清洗時(shí)，礦料仍留在篩筒中， 而瀝青、溶劑以及礦粉則被分離到相連的離心機(jī)中， 經(jīng)過(guò)離心分離，礦粉留在離心機(jī)內(nèi)的杯狀容器中，而 瀝青和溶劑則流向另一個(gè)還原裝置中進(jìn)行分離，復(fù) 原后的溶劑可以重復(fù)使用。清洗完成之后，石料和 粉末狀充填物將被自動(dòng)烘干。 該方法的優(yōu)點(diǎn): ( 1) 試驗(yàn)所需時(shí)間較短，提取所需運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間( 包 括烘干在內(nèi)) 大約 35 ～ 45min。 ( 2) 溶劑消耗少，儀器配有自動(dòng)冷卻回收循環(huán) 系統(tǒng)，將混合液中的溶劑在蒸餾倉(cāng)中蒸餾，經(jīng)冷卻裝 置冷卻回收**倉(cāng)中，以備下次使用，這樣不僅節(jié)約了 成本，更避免了溶劑對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)踐證明，溶劑 的損耗量小于 50ml。 ( 3) 試驗(yàn)精度高，不僅能精確地測(cè)量混合料中 的瀝青含量，還能準(zhǔn)確地測(cè)量混合料中的礦料摻量。 ( 4) 自動(dòng)化程度高，將混合料放入儀器后，整個(gè) 試驗(yàn)過(guò)程由儀器自帶程序控制完成，無(wú)需工作人員 現(xiàn)場(chǎng)守候。 該設(shè)備缺點(diǎn)是操作面板還未漢字化，我G試驗(yàn) 初學(xué)者有一定難度。 2． 4  燃燒法 燃燒法測(cè)量瀝青混合料中瀝青含量的方法，是 將預(yù)熱干燥的瀝青混合料放入 538℃ 的燃燒爐中， 瀝青被燃燒，瀝青煙氣排放到燃燒爐外，根據(jù)瀝青混 合料燃燒前和燃燒后剩余礦物的質(zhì)量差可以計(jì)算出 瀝青混合料中的瀝青含量，燃燒后剩余的礦料可用 于級(jí)配分析。我檢測(cè)中心所用儀器為 NCAT( 美G 瀝青技術(shù)中心) 燃燒法瀝青含量測(cè)試儀，該儀器主 要由燃燒爐、燃燒爐內(nèi)置電子天平和電腦控制系統(tǒng) 組成，利用瀝青可以燃燒、而集料不能燃燒的原理通 過(guò)紅外線(xiàn)加熱，使瀝青混合料中的瀝青完全燃燒。 燃燒法具有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn):     ( 1) 自動(dòng)化程度高。只需將一定質(zhì)量的瀝青混 合料放入燃燒爐內(nèi)，開(kāi)啟控制系統(tǒng)后，從整個(gè)試驗(yàn)過(guò) 程的監(jiān)控到報(bào)告打印均可自動(dòng)完成。     ( 2) 快捷。在爐溫達(dá)到要求設(shè)定溫度后，完成 一次試驗(yàn)一般不超過(guò)一小時(shí)，能夠及時(shí)有效地指導(dǎo) 施工，適用于施工、監(jiān)理以及各級(jí)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)做仲裁檢 驗(yàn)。     ( 3) 精密度、準(zhǔn)確度高。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)化 程度高，人為影響因素少，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果精密度高， 離散性小; 試驗(yàn)環(huán)節(jié)中主要影響因素是集料的燒失 量，對(duì)于同一種材質(zhì)相同級(jí)配的混合料，其燒失量在 相同溫度下可看做一常數(shù)，做為修正系數(shù)使用。 ( 4) 有利于環(huán)境保護(hù)。燃燒法不需要使用三氯 乙烯溶劑，有利于社會(huì)環(huán)境的保護(hù)和操作人員身體 健康，同時(shí)也節(jié)約了處理危險(xiǎn)溶劑的相關(guān)費(fèi)用。 ( 5) 方便后續(xù)工作。采用該方法試驗(yàn)后剩余礦 料級(jí)配沒(méi)有明顯變化，燃燒試驗(yàn)后剩余礦料可以直 接用于瀝青混合料的級(jí)配分析。     設(shè)備較為昂貴，檢驗(yàn)成本高和耗電量大，需要有 相應(yīng)的配電能力是燃燒法的主要缺點(diǎn)。     3  試驗(yàn)分析比較     就常用的離心式瀝青抽提儀、燃燒法瀝青含量 測(cè)試儀以及我院剛引進(jìn)的德G 20 － 1100 型瀝青混 合料分析器三種設(shè)備針對(duì)三種級(jí)配類(lèi)型的瀝青混合 料進(jìn)行試驗(yàn)分析。     3． 1  級(jí)配類(lèi)型及原材料摻配比例的確定     結(jié)合我省高速公路常用的級(jí)配類(lèi)型，本次試驗(yàn) 采用 ATB25、LAC25、SMA － 13L 三種級(jí)配類(lèi)型作為 研究對(duì)象。試驗(yàn)所用的原材料各種試驗(yàn)參數(shù)均符合 JTG F40 － 2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中對(duì) 其各自的要求，在此不再說(shuō)明。所用原材料產(chǎn)地以 及摻入比例詳見(jiàn)表 1、表 2。按照表 1、表 2 中各種原 材料比例進(jìn)行摻配，所得到的三種級(jí)配類(lèi)型的合成 級(jí)配詳見(jiàn)表 3。     3． 2  瀝青混合料的拌和     按照上述表中提供的礦料級(jí)配及瀝青用量，在
室內(nèi)采用小型拌和鍋進(jìn)行瀝青混合料拌制，shou先將干燥的礦料每一粒級(jí)以表 3 的級(jí)配要求準(zhǔn)確稱(chēng)量
 
( 準(zhǔn)確** 1g) 加熱拌和，依次加入瀝青和礦粉，對(duì)于
 
SMA － 13L 級(jí)配預(yù)先將纖維和集料一起提前拌和均
 
勻，拌制方法嚴(yán)格按照 T0702 － 2000 規(guī)定的粘稠石油瀝青或煤瀝青混合料拌和方法進(jìn)行。同時(shí)，為不使校準(zhǔn)試樣瀝青含量產(chǎn)生偏差，按設(shè)計(jì)的瀝青含量攪拌 1 ～ 2 鍋瀝青混合料并將其倒掉，之后拌制的混合料用于試驗(yàn)。每個(gè)級(jí)配按照相同的瀝青含量拌制
 
9 個(gè)試樣，每種儀器采用 3 個(gè)試樣進(jìn)行瀝青混合料瀝青含量抽提試驗(yàn)。
 
3． 3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果分別采用北京蘭航產(chǎn) CT － 3 型離心式瀝青抽
 
提儀、德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析器、NCAT
 
( 美G瀝青技術(shù)中心) 燃燒法瀝青含量測(cè)試儀( 表 4
 
和表 5 中將此三種儀器分別簡(jiǎn)寫(xiě)成離心式瀝青抽提儀、混合料分析器、混合料燃燒儀) 將拌制好的瀝青混合料進(jìn)行瀝青含量抽提試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 4、表
 
5 所示。
 
3． 4 試驗(yàn)結(jié)果分析
 
3． 4． 1 瀝青含量誤差分析
 
由表 4 可看出 3 種儀器的試驗(yàn)誤差分別為: 北
 
京蘭航產(chǎn) CT － 3 型離心式瀝青抽提儀試驗(yàn)誤差為
 
0. 26% ～ 0． 43% 、德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析
器試驗(yàn)誤差為 － 0． 07% ～ － 0． 12% 、NCAT( 美G瀝青技術(shù)中心) 燃燒法瀝青含量測(cè)試儀試驗(yàn)誤差為
 
0. 19 ～ 0． 28% ，可以明顯看出采用德G 20 － 1100 型
 
瀝青混合料分析器進(jìn)行瀝青混合料瀝青含量抽提試驗(yàn)所得結(jié)果，與試驗(yàn)前混合料瀝青含量**為接近，誤
 
差**小，精度**高，根據(jù) JTG F40 － 2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中表 11． 4． 4( 熱拌瀝青混合料的頻度和質(zhì)量要求表) 對(duì)熱拌瀝青混合料瀝青用量
 
允許偏差的要求“采用抽提試驗(yàn)方法檢測(cè)瀝青混合料瀝青用量時(shí)，高速公路、一級(jí)公路用瀝青含量允許偏差為 ± 0． 3% ，其他等級(jí)公路為 ± 0． 4% ”的要求，可見(jiàn)德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析器能夠更好地滿(mǎn)足高速公路瀝青混合料瀝青含量試驗(yàn)檢測(cè)的需
 
要。
 
3． 4． 2 礦料級(jí)配誤差分析
 
通過(guò)表 5 可以看出，采用此三種儀器進(jìn)行試驗(yàn)，所得到的礦料級(jí)配誤差影響主要集中在礦粉比例上，即從 0． 075mm 篩孔通過(guò)量可看出三種儀器設(shè)備試驗(yàn)后與試驗(yàn)前級(jí)配誤差大小依次為北京蘭航產(chǎn)
 
CT － 3 型離心式瀝青抽提儀 ＞ NCAT( 美G瀝青技術(shù)中心) 燃燒法瀝青含量測(cè)試儀 ＞ 德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析器，試驗(yàn)對(duì)比后可見(jiàn)，德G 20 － 1100
 
型瀝青混合料分析器對(duì)礦料級(jí)配影響不大。
 
3． 4． 3 綜合分析
 
采用北京蘭航產(chǎn) CT － 3 型離心式瀝青抽提儀進(jìn)行試驗(yàn)所產(chǎn)生的誤差**大，主要是由于試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)設(shè)備及人為操作影響誤差決定，試驗(yàn)過(guò)程中肯定會(huì)有部分礦粉流入混合液中，而瀝青含量是由混合料質(zhì)量差求算得到，集料和礦粉總質(zhì)量減少，從
 
而導(dǎo)致瀝青含量的增加，試驗(yàn)結(jié)果也同時(shí)證實(shí)了這一點(diǎn)。德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析器之所以具有高精度標(biāo)準(zhǔn)，主要是由于自身的工作原理決定的，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程在一個(gè)密閉的空間中進(jìn)行，溶劑、瀝青和礦粉經(jīng)過(guò)分離后直接進(jìn)入離心杯中，離心杯沒(méi)有空隙，瀝青混合液經(jīng)過(guò)離心作用，只能通過(guò)杯口進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，而礦粉留在了離心杯中，我院所采購(gòu)的該設(shè)備是標(biāo)準(zhǔn)配置，**多可容納礦粉 200g，此規(guī)定就是為了防止過(guò)多礦粉流入瀝青混合液，被計(jì)入瀝青含量，從而增加了瀝青含量。該設(shè)備所產(chǎn)生的誤差是: 試驗(yàn)過(guò)程中瀝青混合液是否清澈透明是由

人為主觀感覺(jué)所判斷，這樣會(huì)使微量瀝青留在礦料中，導(dǎo)致礦料含量增加，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，瀝青含量誤差均在 － 0． 1% ，而礦料級(jí)配中 0． 3mm、 0. 15mm、0． 075mm 篩孔通過(guò)率均略有增加。NCAT
 
( 美G瀝青技術(shù)中心) 燃燒法瀝青含量測(cè)試儀主要誤差還是集料的燒失量( 對(duì)于 SMA － 13L 級(jí)配所加入的木質(zhì)纖維素肯定也在高溫情況下被燒盡) ，該
 
誤差已被計(jì)入系統(tǒng)誤差，對(duì)于同一級(jí)配類(lèi)型同一種材質(zhì)的瀝青混合料，該燒失量均作為瀝青含量修正
 
系數(shù)看待。
 
4 結(jié)論
 
本文詳細(xì)介紹了求取瀝青混合料中瀝青含量及礦料級(jí)配的幾種試驗(yàn)方法，就普遍采用的離心式瀝
 
青抽提儀、燃燒法瀝青含量測(cè)試儀及新引進(jìn)的德G
 
20 － 1100 型瀝青混合料分析器三種試驗(yàn)儀器，對(duì)三種級(jí)配類(lèi)型瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)分析比較，結(jié)果證明德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析器較其他兩種試驗(yàn)儀器具有較高的精確度。目前由于試驗(yàn)誤差較大，試驗(yàn)過(guò)程中使用有機(jī)溶劑不利于環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)，離心式瀝青抽提儀在我省的高速公路建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用較少; 燃燒法瀝青含量測(cè)試儀，因其方便快捷、精確度較高等優(yōu)點(diǎn)，被普遍應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程中，而德G 20 － 1100 型瀝青混合料分析器剛剛被引進(jìn)，主要用于科學(xué)研究，其智能化、高精確度等優(yōu)點(diǎn)有望得到廣泛認(rèn)可和大力推廣。