中交一公局第五工程有限公司 河北三河 065201
摘要：在沥青混凝土路面施工过程中，沥青用量的大小，很大程度上决定了沥青路面的质量的好坏。如何控制沥青用量，是路面工程的一大难题。近年来国内采用燃烧炉法测定沥青用量的应用越来越多，其主要原因是能够快速的测定沥青混合料中的沥青含量，操作简单方便。
关键词：燃烧炉；材料；配合比；沥青含量
1、燃烧炉及沥青混合料类型
沥青作为沥青混合料中的粘结剂，能够有效的将粗骨料粘接在一起，形成整体。沥青用量的大小，在很大程度上决定了沥青路面的质量品质和生产成本。因此，沥青混合料中沥青含量控制始终是沥青路面施工过程中质量控制的重点和难点。
目前我国燃烧炉类型较多，按照加热方式有对流式和直接辐射式。对流式燃烧炉燃烧温度至少可调到538℃±5℃、482℃±5℃和400℃±5℃并保持稳定.由于操作简单，自动化程度高，使用广泛。对于直接辐射式燃烧炉，一般设有3个燃烧模式，即一般燃烧模式，低温燃烧模式和强烧模式，根据沥青混合料的性质选择模式。一般燃烧模式适用于大部分沥青混合料，低温燃烧模式适用于质量损失较大的软颗粒混合料，强烧模式适用于燃烧不够充分的混合料。
沥青混合料主要由两类物质所构成：一类为无机物，由粗细、集料和填料（如矿粉等）组成，统称为集料；另一类为有机物，即沥青。沥青主要由碳氢化合物及其衍生物所构成，可燃，且灰份质量很小（在试验过程中可以忽略不计）。沥青在一定温度下能够燃烧，集料则不可燃烧。将沥青混合料放入设定为一定温度的燃烧炉内充分燃烧，可燃的沥青被烧掉，产生的烟雾通过排风系统排放到外界，只留下不可燃烧的无机矿物质，从而达到油石分离的目的。
2、燃烧炉的优缺点
2.1燃烧炉法的主要优点有以下几点：
2.1.1自动化程度高。只要将一定质量的沥青混合料放入燃烧炉内，整个试验过程可以实时检测并且显示质量，内置的计算机程序来计算试样篮质量的变化，并且能够输入集料的损失修正系数，进行自动计算，显示试验结果，并可以将试验结果打印。
2.1.2方便快捷。在炉温升至设定温度后，完成一次试验一般不超过1.5h，可以及时和有效地指导施工，不但适合各级质检机构做仲裁检验，同样也适合沥青拌和厂和施工单位试验快速检测沥青含量使用。
2.1.3精密度高。试验结果离散性小。由于试验设备自动化程度高，试验环节少，人为因素少，因此试验结果精密度高，离散性小，降低了偶然误差，提高了精度。
2.1.4准确度高。由于试验自动化程度高，降低了人为操作带来的试验误差，精密度高，且试验环节少。影响试验结果的因素主要是集料的烧失量，为已定系统误差。因此，对于同一材质集料的混合料，其烧失量在相同温度条件下当可看作常数，作为修正系数使用。
2.1.5方便后续检验。沥青混合料中集料的级配检验一般都是结合油石比检验同时进行的。通过离心抽提法、回流抽提法和燃烧法等方法将沥青混合料中的沥青清除后，留下集料进行级配检验。在常用的方法中只有燃烧法完全不损失矿粉，集料配比保存完整，为准确检验沥青混合料中集料级配奠定了良好的基础。
2.1.6保护工作环境。燃烧炉具有排风系统，能够将燃烧产生的烟雾通过排风系统排放到室外，有效的保护了试验人员的工作环境。
2.2燃烧法的缺点主要有：设备较为昂贵，检验成本较高，耗电量大，燃烧炉耗电功率一般需要5kW左右，需要有相应的配电能力。
3、误差来源分析
试验过程为：将各种集料加热至160℃，按照相应沥青混合料配合比用累加法分别称量各种集料质量m1。根据初拟沥青用量，用减量法准确称量沥青质量m2，沥青混合料质量m=m1+m2。将质量为m的沥青混合料装入燃烧中的试样篮（不锈钢制，已预热），放入燃烧炉，炉内天平自动称量沥青混合料加燃烧试样篮的质量m3并自动记录。当燃烧过程完成后，再次自动称量并记录沥青混合料加燃烧试样篮的质量m4。假定混合料燃烧的质量损失全部为沥青，烧失的沥青质量为（m3-m4），则沥青含量：Pb=（m3-m4）/（m1+m2）式中：Pb为沥青含量，m1为沥青质量，m2为集料质量，m3为燃烧前沥青混合料+燃烧试样篮质量，m4为燃烧后残渣+燃烧试样篮质量。根据上述试验过程分析可知，测定结果的误差来源主要有：
3.1沥青混合料称量读数引入的误差；
3.2称量沥青混合料时天平精度引入的误差；
3.3炉内天平称量精度引入的误差；
3.4燃烧温度不均衡性引入的误差；
3.5集料烧失量引入的误差。
4、试样选定
我们以中亚轮胎试验场项目试验室拌合的沥青混合料作为试样进行燃烧炉标定分析。所用试样AC-25C型沥青混凝土，结构层次为下面层。
结论：综上所述，在进行AC-25C沥青混凝土沥青用量修正系数标定中，沥青用量在分别为3.40、3.70时的损失系数差值均为0，则修正系数为0.068，沥青用量为4.00时损失系数差值为0.004<0.15，平均值为0.068，则沥青用量修正系数亦为0.068，所以，AC-25C沥青混凝土沥青用量修正系数为0.068。
用燃烧炉方法测定沥青混合料中的沥青含量，在使用过程中一定要注意修正系数，总结经验。由于燃烧炉种类多样，进口和国产的都有，不同型号的燃烧炉在操作上可能会有所不同，但是基本原理应该是一样的，所以在使用过程中应当严格按照仪器的说明书和操作注意事项进行操作。
由上述分析可知，燃烧法测定沥青含量（或油石比）的测定误差主要来自于集料的烧失量，因此其修正值应该针对集料（即矿料，沥青混合料燃烧后留下的残渣）进行修正。但由于试验前沥青混合料是已知量，而沥青混合料中的集料是未知量，因此也可以将集料的烧失量作为修正值对沥青混合料进行等代修正，取得不完全修正效果。在日常检测工作中这种修正精度已能够满足工作需要。如需达到更高精度，则需在燃烧工作完成后，准确称取燃烧后留下的矿料残渣，然后进行分析并修正计算。
燃烧法的局限性。燃烧法检测沥青含量是利用设定高于沥青燃点的温度，将沥青灼烧掉，但对于燃点低于这一温度的沥青混合料中的其他有机物质也将一并被烧掉，造成试验结果测得的沥青含量偏高，例如掺入沥青中混合料中的化学加筋物质、改性沥青中有机改性剂等。对于这类沥青混合料，应将混合料中的添加物质考虑在修正系数内一并进行修正。
燃烧法是沥青路面施工过程试验检测沥青含量较先进的检测方法，通过修正系数修正以后，其测定值与约定真值的误差非常微小，能够满足精度要求。因此，燃烧法测定沥青混合料沥青含量适用于质检机构和监督部门作为仲裁检验方法。又因为这种方法简单、快捷、时效性好，更适合于大型沥青拌合厂和沥青路面施工企业试验检测时使用。燃烧法测定沥青混合料沥青含量方法的推广，将为加强沥青混合料中沥青含量的质量控制，提高沥青路面质量、控制生产成本提供可靠坚实的技术支持。
参考文献：
[1]交通部行业标准《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97 北京、人民交通出版社 1997
[2]JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》 北京、人民交通出版社
[3]JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 北京、人民交通出版社
论文作者:张永利
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/13
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