離心沉淀法在測定瀝青含量試驗中的應用

程 鑫，張 揚

(1.黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司，2.綏滿高速公路牡丹江至哈爾濱段大修工程建設指揮部)

1 前言

瀝青含量的大小在很大程度上決定了瀝青路面的質量。瀝青含量，既是瀝青混合料級配組成的主要內容，又是瀝青混合料質量評判的重要依據。

用于檢測瀝青含量的方法目前主要有離心式抽提儀法、燃燒法、回流式抽提儀法。《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)推薦采用離心式抽提法。其工作原理是將瀝青混合料用三氯乙烯或其它溶劑液化，使瀝青混合料中的瀝青充分溶解在溶劑里，通過離心機產生的離心作用，將含有瀝青的溶解液經過濾紙過濾后分離出來，從而實現瀝青混合料的油石分離，測定出瀝青含量。該方法的優點是操作方便，儀器簡單。缺點是試驗精度不高，一部分礦粉被當作瀝青殘液排出，所測瀝青含量偏高。與真值相比誤差較大，不能對瀝青混合料的生產質量做到有效控制。離心抽提法測定瀝青含量不準的原因，經分析其誤差主要來源有使用的濾紙型號影響礦粉損失;離心機的旋轉速度影響礦粉損失;使用溶劑的數量及清洗遍數影響礦粉損失;離心抽提儀與濾紙間的密封程度，嚴重影響礦粉的損失量。為了解決這些問題，提高試驗精度，有必要探討新的更精確的測定瀝青含量的檢測方法。

2 離心沉淀法介紹

離心沉淀法測定瀝青含量是在離心抽提法的基礎上對瀝青溶液(含礦粉)進行再次離心試驗，分離出礦粉，用于瀝青用量計算的試驗方法。

2.1 離心沉淀法的特點

離心沉淀法具有以下幾個特點。

(1)試驗精度高。其測定值與真值誤差小。根據江蘇省交通科學研究院的試驗研究及牡哈大修工程中各工地試驗室的應用情況，誤差一般在0.1%內。

(2)試驗設備簡單，試驗周期短。在原有離心式抽提儀的基礎上增加一臺離心分離儀即可。在試驗周期上，完成一組試驗需要的時間在5 h左右。

(3)試驗過程簡單，便于操作。只需在規范現有的試驗步驟基礎上，增加對回收液離心分離的步驟。

2.2 離心沉淀法測試瀝青用量的試驗步驟

(1)儀器。

離心式抽提儀、離心機、電子天平(量不小于5 000 g，感量不大于0.1 g)、電熱恒溫干燥箱0～300℃、方盤、分料器。

(2)檢測方法與步驟。

①取樣浸泡，分離礦料和溶解液。

稱取質量為M的混合料放入抽提儀金屬鍋中，然后注入三氯乙烯溶劑，將其浸沒，溶劑高出試樣3 cm，浸泡30 min，用玻璃棒適當攪拌混合料，使瀝青充分溶解。取潔凈的圓環形濾紙，質量為M1，準確至0.01 g。將濾紙墊在分離儀金屬鍋邊緣上，加蓋緊固，在分離儀出口處放上回收瓶，上口應注意密封，防止溶液流出散失。開動離心機，轉速逐漸增至3 000 r/min，瀝青溶液通過排出口注入回收瓶中，待溶液流出停止后停機。從上蓋的孔中加入新溶劑，數量相同，稍停3～5 min后，重復上述操作，如此數次直至流出的溶解液呈淡黃色為止。卸下上蓋，取下濾紙，并連同金屬容器中的礦料一起放入方盤中，在通風櫥中或室內空氣中蒸發干燥，然后放入105±5℃的烘箱中烘干。分別稱取濾紙的質量M2和礦料質量M3。

②從溶解液中分離礦粉。

將注入回收瓶的瀝青溶液，分別等量注入四個不同的離心分離儀的金屬瓶中。注入回收液之前要稱取四個金屬瓶的總質量Mp0。將四個金屬瓶放入離心分離儀中固定，蓋上分離儀的上蓋。開動離心分離儀直至離心分離儀自動停止。等離心分離儀徹底停止轉動后，再打開上蓋，取出四個金屬瓶。取瓶過程要慢而穩，盡量避免瓶中液體的晃動，然后將瓶中上層液體緩緩倒出，此時，回收液中的礦粉已經被離心沉淀在金屬瓶的底部，上層液體中是沒有礦粉的。依次倒出四個金屬瓶上層液體，瓶中留少量的液體殘余。然后將四個金屬瓶放入105±5℃的烘箱中烘干，至少要烘3 h，然后放入干燥器中冷卻至室溫，稱取四個金屬瓶總質量為Mp1。

圖1 通過離心機從瀝青溶解液中分離出全部礦粉

若分離液較多，無法一次分入四個金屬瓶中，可以分兩次進行。

③計算瀝青用量P。

P=［M-M3-(M2-M1)-(Mp1-Mp0)］/M×100%式中：M為混合料質量;M1為干燥濾紙質量;M2為附著礦粉的濾紙質量;M3為容器中礦料的質量;Mp0為未盛回收液前，四個金屬瓶的總質量;Mp1為離心后，四個金屬瓶與離心出的礦粉總質量。

3 結語

在黑龍江牡哈高速公路大修施工過程中，部分工地試驗室采用了該方法，經過大量的試驗證明，離心沉淀法測試瀝青用量準確度較高。它很好地解決了離心式抽提儀法中存在的礦粉損失的問題，對瀝青溶解液的分離處理也更完全，試驗得出的瀝青用量能夠更為準確地反映實際情況，為瀝青路面的質量控制提供了有效的技術支持。