[科普中国]-沥青含量

简介

沥青在乳化沥青中的含量，一般是根据沥青乳液的用途而定，一般很少低于30%或高于70%。沥青含量最大限度主要取决于沥青乳液中两相体积比。当沥青含量接近上限时，沥青乳液的类型如不改变，将没有足够的空间来容纳更多的沥青微粒。再增加沥青含量，其沥青微粒靠近的很紧密，以造成相互问粘结在一起，最后原沥青微粒间的水变成小的水粒，沥青乳液会发生转相，变成油包水型乳化沥青，或称反转沥青乳液。

这种反转沥青乳液具有沥青的性质，黏度很高。沥青含量在70%～80%的乳化沥青，主要取决于沥青颗粒的大小分布。

假设沥青乳液中的粒径一定，排列最密实的充填形式时，空隙率将为最小。空隙率仅为25.95%时，沥青含量为74.05%，这是理论的临界浓度用量。此时改变沥青的用量，可改变乳化沥青的类型，增加沥青用量可使O/W型变型为W/O型。从中可以理解，生产高浓度乳化沥青并不是那么简单容易。

在实际生产中，乳化沥青中的沥青含量以70%为高浓度界限，要达到这么高的浓度有一定的难度。2

重要性确定沥青混合料的沥青含量从本质上讲是设计一个合理的沥青膜厚度。通常认为，混合料中有效沥青的沥青膜太薄固然不行，但太厚了将使游离的自由沥青太多，成为集料产生相对位移的润滑剂。沥青混合料沥青的用量，对沥青混合料的路用性能影响也非常大。当沥青用量很少．不足以形成结构沥青的薄膜来粘接矿料颗粒，随着沥青用量的增加，结构沥青逐渐形成，使沥青与矿料之间的黏附力随着沥青用量的增加而增加。当沥青用量足以形成薄膜并充分黏附在矿粉颗粒表面时，沥青胶浆具有最高的黏附力。随后，如沥青用量过多，逐渐将矿粉颗粒推开，在颗粒问形成未与矿粉交互作用的“自由沥青”，则沥青胶浆的粘接力随着自由沥青的增加而降低。当沥青用量增加到某一用量时，沥青混合料的粘接力主要取决于自由沥青。随着沥青用量的增加，沥青不仅起着粘接剂的作用，而且起着润滑剂的作用，从而降低了粗级料的相互密排作用，也减小了沥青混合料的内摩擦角。因此，沥青用量应控制在一个合理的范围内，最佳沥青用量也是配合比设计中一项重要工作。3

(1)高温稳定性

过多的沥青用量将在沥青混合料中形成游离自由沥青，在高温条件下，这部分游离沥青在荷载作用下发生明显的流动变形，从而导致混合料永久塑性流动变形。

(2)低温抗裂性

沥青含量在最佳范罔的变化对混合料低温的开裂影响不大，但增大沥青用量就增大了温缩系数，同时降低了劲度。

(3)水稳性

对密级配沥青混合料路面，在有较多雨水地区，易于导致沥青剥落。

(4)疲劳特性

对应于沥青混合料的最佳疲劳寿命的最佳沥青含量，比马歇尔最佳沥青含量稍大，根据R.D.Barks.dale的研究，稍许增加沥青含量就有可能显著减少疲劳裂缝的产生，而同样，稍许减少沥青含量就有可能急剧增加疲劳裂缝的产生。1

检测方法沥青混合料中常用沥青含量的检测方法有离心分离法、燃烧炉法及射线法等。

离心分离法原理和适用范围：

离心分离法适用于热拌热铺沥青混合料路面施工时的沥青用量检测，以评定拌合厂产品质量。此法也适用于旧路调查时检测沥青混合料的沥青用量，用此方法抽提的沥青溶液可用于回收沥青，以评定沥青的老化性质。

离心分离法原理是1000～1500g(粗粒式沥青混合料用高限，中粒式沥青用中限，细粒式用低限)的定量沥青混合料置于仪器旋转锅(离心分离器)内，向分离器内注入三氯乙烯，使溶剂浸没试样，记录溶剂用量；将已称重的圆环形洁净滤纸垫装在分离器边缘上，加盖坚固；在分离器出口放置回收瓶，上口应注意密封，防止流出；开动离心器，使盛有试样的离心器转速逐渐增至3000r/min。在离心作用下，被溶解的沥青与溶剂一起透过滤纸被甩出，然后再加入溶剂。如此反复直至流出的溶液呈清澈的淡黄色为止，一般约需4～5次。用此方法抽提的沥青溶液中，不可能不混入少量的能通过滤纸的细矿粉成分。为准确测定沥青含量，在用压力过滤器时，可用燃烧法测定。

射线法射线法用于黏稠石油沥青拌制的热拌沥青混合料中沥青含量（或油石比），不适用于其他沥青拌制的混合料。

1)检测的仪器

(1)射线法沥青含量测定仪：符合放射性安全规定。

(2)试样容器：射线法沥青含量测定仪的规定附件。

(3)磅秤或天平、木板、沥青混合料拌和机铁铲大号金属盘，烘箱，温度计等。

2)检测的步骤

(1)沥青含量测定仪参数标定。

①用检测对象的实际材料按施工要求的矿料配合比配合矿料，在烘箱中加热。

②准备施工实际使用的沥青试样，按设计沥青用量，加热到要求的拌和温度。

③从小的沥青用量开始分别用沥青混合料拌和机拌和。

④按仪器说明书要求称取沥青混合料装入试样容器中压实，用木板压平放进射线法沥青含量测定仪中，用16 min测定时间测定标定参数。仪器应放在木制仪器箱上方，并远离水源。

⑤重复上述步骤，每次增加所需沥青用量，将每一档沥青用量的混合料进行测定，得出标定参数，储存入试验仪器中。

(2)在拌和厂从运料卡车上采取欲检测的沥青混合料试样。

(3)按仪器操作说明书要求立即将热沥青混合料分别装入2个试样容器，称取质量，使之符合规定取样量，并量测沥青混合料温度。

(4)用木板压紧沥青混合料，达到规定的体积。

(5)依次将试样容器放入沥青含量测定仪中，开动仪器，输入试样号、沥青混合料温度、标定的沥青混合料编号或标定参数，进行测定，测定一段时间后，测定仪自动显示沥青含量（或油石比）。

(6)沥青含量测定仪测定时的放置条件应与标定时相同，挪动测定地点时，应重新标定后方可测定，测定时的沥青混合料数量应与标定时相同，混合料温度应接近标定温度，显示的数据是沥青含量还是油石比与标定用的相同。4

燃烧炉法燃烧炉的开发与研究，在美国、英国及欧盟已有较长时间，并得到了大规模的应用。美国于1 990年就由NCAT对沥青混合料燃烧法进行了研究，ASTM已将燃烧法列为其标准规范，对于沥青含量的测定，45%的SUl，erpave T程采用NCAT燃烧试验，30%使用核子仪，其余使用溶剂离心法抽提等方法。

我国现行的《公路T程沥青及沥青混凝土试验规程》，对于沥青含量试验方法有：射线法、离心分离法、回流式抽提仪法、脂肪抽提仪法．，燃烧法还未列入试验规程，但国内许多省份的试验检测机构与生产单位纷纷开始使用该方法，北京地区的城建搅拌站、市政搅拌站等单位已开始使用该方法进行生产质量控制，在实际使用巾取得了较好的效果。1