Tiêu chuẩn thí nghiệm Chiết tách và thu hồi chất kết dính nhựa đường từ hỗn hợp bê tông nhựa đường AASHTO T 319-03 LỜI NÓI ĐẦU Việc dịch ấn phẩm này sang tiếng Việt đã được Hiệp hội Q
Trang 1Tiêu chuẩn thí nghiệm
Chiết tách và thu hồi chất kết dính nhựa đường
từ hỗn hợp bê tông nhựa đường
AASHTO T 319-03
LỜI NÓI ĐẦU
Việc dịch ấn phẩm này sang tiếng Việt đã được Hiệp hội Quốc gia về đường bộ và vận tải Hoa kỳ (AASHTO) cấp phép cho Bộ GTVT Việt Nam Bản dịch này chưa được AASHTO kiểm tra về mức độ chính xác, phù hợp hoặc chấp thuận thông qua Người sử dụng bản dịch này hiểu và đồng ý rằng AASHTO sẽ không chịu trách nhiệm về bất kỳ chuẩn mức hoặc thiệt hại trực tiếp, gián tiếp, ngẫu nhiên, đặc thù phát sinh và pháp lý kèm theo, kể cả trong hợp đồng, trách nhiệm pháp lý, hoặc sai sót dân sự (kể cả sự bất cẩn hoặc các lỗi khác) liên quan tới việc sử dụng bản dịch này theo bất cứ cách nào, dù đã được khuyến cáo về khả năng phát sinh thiệt hại hay không
Khi sử dụng ấn phẩm dịch này nếu có bất kỳ nghi vấn hoặc chưa rõ ràng nào thì cần đối chiếu kiểm tra lại so với bản tiêu chuẩn AASHTO gốc tương ứng bằng tiếng Anh
Trang 3Chiết tách và thu hồi chất kết dính nhựa đường
từ hỗn hợp bê tông nhựa đường
AASHTO T 319-03
1 PHẠM VI ÁP DỤNG
1.1 Phương pháp này mô tả trình tự chiết tách và thu hồi chất kết dính nhựa đường từ
hỗn hợp bê tông nhựa đường [cả hỗn hợp bê tông nhựa trộn nóng (HMA) và hỗn hợp
bê tông nhựa tái chế (RAP)] sao cho có tác động rất nhỏ đến các tính chất lý hoặc hóa, hoặc cả hai, của chất kết dính nhựa đường thu hồi được Phương pháp này sẽ được dùng nếu tính chất lý, hóa hoặc cả hai, của chất kết dính nhựa đường đã thu hồi cần phải xác định Tiêu chuần này cũng có thể dùng để xác định hàm lượng nhựa đường trong hỗn hợp bê tông nhựa `trộn nóng HMA hoặc RAP Sau khi chiết tách chất kết dính nhựa đương, các cốt liệu thu hồi được có thể dùng để phân tích sàng
1.2 Phương pháp này có thể áp dụng cho các mẫu HMA lấy từ mặt đường, mẫu RAP lấy
từ mặt đường hoặc từ kho, sản phẩm HMA từ trạm trộn, hoặc mẫu HMA do phòng thí nghiệm chế tạo
1.3 Tiêu chuẩn này có thể liên quan đến các vật liệu, hoạt động hoặc thiết bị có tính chất
nguy hiểm Tiêu chuẩn này không nhằm mục đích giải quyết tất cả các vấn đề về an toàn, nếu có, liên quan đến việc sử dụng tiêu chuẩn này Trách nhiệm của người sử dụng tiêu chuẩn này là phải xây dựng tiêu chuẩn phù hợp về an toàn và bảo vệ sức khỏe cũng như xác định khả năng áp dụng những giới hạn điều chỉnh trước khi sử dụng.
2 TÀI LIỆU VIỆN DẪN
2.1 Tiêu chuẩn AASHTO:
M231, Các cân sử dụng trong thí nghiệm vật liệu
T110, Độ ẩm hoặc sản phẩm chưng cất dễ bay hơi trong hỗn hợp bê tông nhựa trộn nóng
T168, Lấy mẫu hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường
2.2 Tiêu chuẩn ASTM:
D 75, Lấy mẫu cốt liệu
D 5361, Lấy mẫu hỗn hợp bê tông nhựa đã đầm để thí nghiệm trong phòng
Trang 44 TÓM TẮT PHƯƠNG PHÁP
4.1 Hỗn hợp bê tông nhựa đường được rửa nhiều lần và lọc với dung môi trong một thiết
bị chiết tách/lọc Mỗi phần dung dịch lọc ra được chưng cất chân không trong một máy bốc hơi kiểu quay với lượng nhựa đường còn lại trong bình Sau khi thu hồi phần dung dịch lọc cuối cùng, dung dịch được cô còn khoảng 300 ml và được quay li tâm để loại
bỏ các hạt cốt liệu mịn Dung dịch lắng gạn được chưng cất trong chân không để loại
bỏ các dung môi chiết tách Trong giai đoạn cuối của việc chưng cất, khí Nitơ được đưa vào để đẩy bất kỳ dấu vết dung môi nào còn lại Lượng chất kết dính nhựa đường
có trong hỗn hợp bê tông nhựa đường được tính toán (tùy chọn) và mẫu nhựa đường thu hồi (cặn chưng cất) còn được sử dụng sau này để thí nghiệm hóa lý theo yêu cầu Cốt liệu sau khi đã thu hồi nhựa đường có thể dùng để phân tích sàng, nếu yêu cầu
5 Ý NGHĨA VÀ SỬ DỤNG
5.1 Phương pháp này được sử dụng để thu hồi chất kết dính nhựa đường từ các mẫu cặn
lắng của các mẫu hỗn hợp bê tông nhựa đường để tiếp tục phân tích lý hóa, lý và còn
để tính toán (tuỳ chọn) hàm lượng chất kết dính nhựa đường
6 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ
6.1 Nồi chiết tách – Nồi chiết tách1 là một thiết bị như minh họa ở Hình 1, và phải có một
đoạn ống dài 130 mm, có đường kính trong 150 mm, làm bằng nhôm quy định theo danh mục 80, hoặc thép không gỉ theo danh mục 80 – cấp 304 (Hình 2) có nắp và đáy tháo lắp được làm bằng thép bằng không gỉ hoặc nhôm dày 13 mm Nắp trên (Hình 3) phải có khớp nối với một động cơ trộn và có cửa mở 19 mm để đổ dung môi Tấm đáy (Hình 4) phải được trang bị một co cấu kết nối nhanh Bốn tấm ngăn có kích thước
100 mm x 25 mm làm bằng nhôm (Hình 5) được lắp trong nồi chiết tách, tiếp theo là một vòng nhôm dày 3 mm, lưới sàng 2 mm (số 10), tấm đệm (Hình 6), lưới sàng 0,3
mm (số 50), một tấm đệm khác, lưới sàng 0,075 mm (số 200), sau đó là lưới sàng khác 2 mm (số 10), như minh họa ở Hình 1
Chú thích 1 – Nồi chiết tách đáp ứng được các yêu cầu này hiện đang có ở Công ty
Pass Industry (Điện thoại: 606-881-0205)
6.2 Bộ lọc dòng– Thiết bị lọc dòng tinh vi 2 phải là loại cartridge có khả năng lọc được 20
µm và có diện tích lọc hiệu quả ít nhất là 820 cm3 Thiết bị lọc phải có khả năng tháo dời ra khỏi hệ thống để có thể cân trước và sau khi thực hiện quy trình Bộ lọc phải có khả năng không bị ảnh hưởng khi chịu nhiệt độ tới 135oC để thích nghi với việc sấy trong lò của thiết bị lọc
Chú thích 2 – Thiết bị lọc phù hợp là thiết bị Whatman PolycapTM 75 HD theo Catalog
số 6703-7521 hoặc thiết bị tương đương
6.3 Bình lọc với ống dẫn hơi, 1000 ml (yêu cầu hai chiếc).
6.4 Bình có đáy tròn, 1000 ml, với bệ đỡ bằng lie.
6.5 Đồng hồ đo lưu lượng khí, có khả năng đo dòng khí tới 100 ml/phút.
Trang 56.6 Thiết bị bốc hơi kiểu quay 3 , với các ống truyền và lọc, có khả năng giữ 1 bình thu hồi
trong dầu ở góc 15o và quay 40 vòng/phút
Chú thích 3 – Loại bình Buchi Rotavapor RE-120 đáp ứng các yêu cầu này hiện đang
có ở Công ty Buchi, Labortechnik AG, Postfach, 9230 Flach 1, Thụy Sĩ
6.7 Bồn dầu nóng, có khả năng đun nóng dầu tới 180oC
Hình 1 – Nồi chiết tách
Trang 6Hình 2 – Vỏ nồi chiết tách
Trang 7Hình 3 – Nắp trên nồi
Trang 8Hình 4 – Tấm đáy nồi chiết tách
Trang 9Hình 5 – Tấm ngăn nồi chiết tách
Trang 10Hình 6 – Tấm ngăn nồi chiết tách
6.8 Động cơ trộn một tốc độ, 150 W (1/5 sức ngựa), 30 vòng phút
6.9 Máy ly tâm, bộ phận trộn có khả năng tạo ra một lực ly tâm tối thiểu gấp 770 lần tỷ
trọng
6.10 Thùng ly tâm miệng rộng, 250 ml
6.11 Lò sấy, có khả năng duy trì nhiệt độ 110 ± 5oC
6.12 Cân, có khả năng phù hợp, đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn M 231 cho loại cân cấp
G 2
6.13 Nhiệt kế, có dải đo từ 30oC đến 300oC
6.14 Các tiện ích khác – nguồn chân không và nguồn nước làm mát.
6.15 Cân (tùy chọn) – có khả năng cân tới 12 kg hoặc hơn, độ nhạy tới 0,1 g hoặc nhỏ hơn,
và độ chính xác trong khoảng 0,1% tải trọng thí nghiệm trong phạm vi sử dụng của thí nghiệm này Trong phạm vi tải trọng thí nghiệm 100 g, độ sai lệch của các số đọc phải chính xác tới 0,1 g
6.16 Ống nhựa Polypropylene đường kính 6 mm – có chiều dài khác nhau, để truyền dung
dịch trong quá trình thí nghiệm
Chú thích 4 – Để tránh việc mẫu bị nhiễm bẩn do giảm phẩm chất của dung môi trong
hệ thống ống, không được thay ống Polypropylene bằng ống Nalgene hoặc ống cao su
Đường kính trong 12.9 mm
Thép không rỉ hoặc nhôm
Trang 116.17 Ống đồng, cần có một số lượng và kích thước phù hợp để nối các thiết bị như đã minh
họa ở Hình 6
7 VẬT LIỆU VÀ CHẤT PHẢN ỨNG
7.1 Dung môi (loại Propyl Bromide, hoặc Trichloroethylene, cấp chất phản ứng; hoặc
Toluene, cấp chất phản ứng) – Nếu sử dụng Toluene, phải kết hợp với Ethanol, nguyên chất, với tỷ lệ 85% Toluene và 15% Ethanol sau lần rửa thứ ba (Đoạn 12.2) 7.2 Khí Nitơ - tinh khiết ít nhất tới 99,95 %, chứa trong bình áp suất có van điều chỉnh
giảm áp
8.1 Chỉ sử dụng dung môi dưới chụp hút khói hoặc với một hệ thống thoát khí bề mặt đặt
trong một khu vực thông gió tốt Khi sử dụng khí Nitơ, phải tuân thủ các lưu ý về an toàn do nhà sản xuất đề xuất
9.1 Lấy mẫu hỗn hợp bê tông nhựa đường theo tiêu chuẩn T168 Khi lấy mẫu từ mặt
đường đã được đầm, việc lấy mẫu ra khỏi mặt đường theo tiêu chuẩn ASTM D 5361 Khi lấy mẫu hỗn hợp RAP, tham khảo tiêu chuẩn ASTM D 75 về lấy mẫu cốt liệu
10 CHUẨN BỊ DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ
10.1 Chuẩn bị nồi chiết tách – Lắp các tấm ngăn cùng các bộ phận bên trong khác theo thứ
tự như minh họa ở Hình 1 Gá lắp tấm đáy nồi (với cơ cấu kết nối nhanh) và vặn chặt bằng các đai ốc cánh và đai ốc 6 cạnh
10.2 Chuẩn bị máy bốc hơi kiểu quay – Mở vòi nước làm mát Mở vòi bơm dầu và đặt nhiệt
độ tới 100 ± 2,5oC Đưa sáu viên bọt thủy tinh 3 mm vào bình có đáy tròn có dung ltích 1000 ml Gắn bình thu hồi này vào máy bốc hơi quay, và dìm bình ngập khoảng
38 mm vào bồn dầu Đặt bình thu hồi nằm nghiêng một góc 15o so với mặt ngang của bồn dầu Đặt bình quay 40 vòng/phút Cặp bình ngưng tụ còn rỗng vào bình ngưng Gắn ống truyền vào cổ máy bốc hơi kiểu quay Gắn đường ống dẫn dung dịch lọc vào núm lắp ngoài ở trên cổ máy bốc hơi kiểu quay
11 TIÊU CHUẨN HÓA
11.1 Ít nhất sáu tháng một lần, phải kiểm tra lại sự hiệu chỉnh nhiệt kế của bồn dầu bằng
việc dùng một nhiệt kế thủy ngân chuẩn có dải đo phù hợp chính xác tới ± 0,2oC Dìm nhiệt kế vào bồn dầu sát với nhiệt kế của bồn, và so sánh nhiệt độ hiện trên nhiệt độ
kế chuẩn với nhiệt độ đã định cho bồn dầu Nếu nhiệt độ ở nhiệt kế của bồn báo không giống với nhiệt độ của nhiệt độ kế chuẩn trong phạm vi ± 0,5oC, phải thực hiện việc hiệu chỉnh thêm hoặc bảo dưỡng nhiệt kế
Trang 12đồng hồ báo chân không và các thiết bị đo áp lực được chứng nhận khác không khớp nhau trong phạm vi ± 0,1kPa, phải hiệu chỉnh lại hoặc bảo dưỡng
11.3 Ít nhất sáu tháng một lần phải kiểm tra lại tốc độ quay của máy bốc hơi kiểu quay 11.4 Ít nhất sáu tháng một lần, phải kiểm tra lại tốc độ dòng của đồng hồ đo dòng khí Nitơ
12.1 Chuẩn bị mẫu
12.1.1 Nếu mẫu hỗn hợp bê tông nhựa đường không đủ mềm để tách bằng dao, bay hoặc
xẻng, phải đặt mẫu lên một cái chảo phẳng, rộng và đưa vào lò để sấy ở nhiệt độ 110
± 5oC cho đến khi có thể xử lý hoặc trộn được
12.1.2 Tách hoặc chia làm bốn phần mẫu hỗn hợp bê tông nhựa đường rời cho đến khi có
được lượng mẫu dự tính có thể thu hồi được khoảng 50 đến 60 g chất kết dính nhựa đường, nói chung khoảng 1000 g hỗn hợp bê tông nhựa đường
Chú thích 5 – Quy trình này tác dụng nhất khi thu hồi ít hơn 60 g chất kết dính nhựa
đường Vì vậy, nếu đã biết trước lượng kết dính nhựa đường của hỗn hợp bê tông nhựa đường, khi đó khối lượng mẫu nguyên gốc được yêu cầu là khối lượng sẽ tách được khoảng 50-60 g chất kết dính nhựa đường
Chú thích 6 – Kích thước cốt liệu tối đa trong mẫu thí nghiệm sẽ ảnh hưởng đến hàm
lượng nhựa đườngt tính toán Nếu kết quả tính toán theo tiêu chuẩn này được dùng
để đại diện cho hàm lượng nhựa đường có trong hỗn hợp bê tông nhựa đã lấy mẫu, phải dùng một khối lượng tối thiểu của mẫu thí nghiệm để tính toán Điều đó sẽ đảm bảo rằng việc có hay không có một hạt có kích thước tối đa sẽ không thay đổi hàm lượng nhựa đường tính toán quá 0,05% Hạn chế này có thể yêu cầu phải thí nghiệm nhiều mẫu thí nghiệm
12.1.3 Nếu phải xác định hàn lượng chất kết dính nhựa đường, phải lấy riêng một mẫu thí
nghiệm trong số số mẫu hỗn hợp bê tông nhựa đường, sau đó xác định độ ẩm theo tiêu chuẩn T 110 và ghi lại số phần trăm khối lượng nước có trong mẫu thí nghiệm 12.2 Chiết tách và lọc
12.2.1 Đặt mẫu hỗn hợp bê tông nhựa đường vào nồi chiết tách Đặt miếng đệm và nắp trên
lên nồi và xiết đều và chặt bằng các đai ốc cánh và gắn niêm phong an toàn
12.2.2 Đổ 600 ml dung môi qua cửa 19 mm ở trên nắp nồi Phủ phía trong nồi chiết tách
bằng cách phun Ni tơ qua cửa nắp nồi với lưu lượng 1000 ml/phút Khóa cửa nồi bằng chốt vitsme Khởi động động cơ và trộn 5 ± 1 phút ở tốc độ 30 vòng/phút Tắt động cơ
12.2.3 Tháo nồi chiết tách ra khỏi động cơ, đặt trên một cái giá đỡ và gắn bộ gá lắp nhanh
vào bình thu phần dung dịch lọc thứ 1 Đảm bảo phải khóa đường truyền dung dịch lọc Mở cửa nắp nồi ra, và bao phủ nồi bằng khí Ni tơ với lưu lượng 400ml/phút trong khi rút dung dịch nhựa đường/dung môi vào bình thứ nhất Tạo chân không ở mức 93,3 ± 0,7 kPa (700 ± 5 mm Hg) trong bình thu phần dung dịch lọc thứ 1 để hút vật
Trang 13liệu từ nồi sang Tiếp tục hút dung dịch vào bình thứ nhất cho đến khi thấy không còn lượng dung dịch đáng kể nào trong nồi Tắt máy hút chân không
12.2.4 Lọc qua bộ lọc cartridge, chuyển chân không sang bình thu phần dung dịch lọc thứ 2
và tạo chân không ở mức 93,3 ± 0,7 kPa (700 ± 5 mm Hg) Lọc cho đến khi thấy không còn lượng dung dịch đáng kể nào trong bình thứ nhất hoặc bộ lọc Tắt máy hút chân không
12.2.5 Sau khi lọc, mở van truyền dung dịch lọc sang bình thu thứ hai và cho phép dung dịch
chảy từ bình thu sang bình thu hồi rỗng Tiếp tục truyền cho đến khi bình thu hết dung dịch lọc hoặc bình thu hồi đầy khoảng 2/3, bắt đầu chưng cất sơ bộ
12.2.6 Sau khi bắt đầu chưng cất, phải tháo nồi chiết ra khỏi bộ kết nối nhanh Lặp lại quy
trình chiết tách Đối với lần rửa thứ hai, phải dùng 400 ± 10 ml dung môi và trộn/quay khoảng 10 ± 1 phút Đối với các lần rửa tiếp theo (Ghi chú 7), dùng 400 ± 10 ml dung môi và trộn khoảng 30-35 phút
Chú thích 7 – Sau lần rửa thứ ba, phần ngưng tụ từ bước chưng cất sơ bộ có thể
được dùng làm dung môi Việc tái chế dung môi theo cách này cho phép toàn bộ quy trình dùng khoảng 1500 ml dung môi
12.2.7 Tiến hành bước thu hồi cuối cùng (Mục 12.4) nếu phần dung dịch lọc chảy qua ống
truyền sau 30 phút rửa có màu nâu nhẹ Yêu cầu it nhất ba lần rửa
12.3 Chưng cất sơ bộ
12.3.1 Đóng van truyền dung dịch lọc và chưng cất dung môi ở nhiệt độ 100 ± 2,5oC (nhiệt
độ bồn dầu) và ở áp suất chân không 93,3 ± 0,7 kPa (700 ± 5 mm Hg)
12.3.2 Nếu sau bước chưng cất sơ bộ bình chứa chất ngưng tụ đã đầy trên một nửa, phải đổ
ra bình cổ hẹp Dùng lượng dung môi này để rửa tiếp các lần sau (Ghi chú 7) Sau lần chưng cất sơ bộ từng phần dung dịch lọc, phải duy trì chân không, nhiệt độ, quay bình
và nước làm mát Lặp lại việc chưng cất sơ bộ sau mỗi lần lọc (Ghi chú 8)
Chú thích 8 – Việc quan trọng là phải cô đặc nhựa đường trong bình thu hồi sau mỗi
lần rửa và ở một nhiệt độ thấp Quy trình này giảm tối thiểu nhiệt độ và thời gian sử dụng làm loãng dung dịch, vì vậy, tối thiểu hóa việc nhựa đường bị hóa cứng trong dung môi
12.4 Chiết tách và thu hồi lần cuối
12.4.1 Chưng cất dung dịch có trong bình thu hồi cho đến khi còn đầy khoảng 1/3
Trang 14Hình 7 – Thiết bị chiết tách và thu hồi
12.4.2 Tắt máy hút chân không, sau đó làm sạch và tháo bình thu hồi và đổ dung dịch thu hồi
được vào bình ly tâm qua một cái phễu và sàng để ngăn các viên sôi thủy tinh lọt vào các bình Đổ đẩy các bình sao cho chúng có khối lượng như nhau Rửa bất kỳ cặn bã còn sót nào trong bình thu hồi vào bình ly tâm Tăng nhiệt độ bồn dầu lên 174 ± 2,5oC Quay ly tâm các bình với tốc độ quay 3600 vòng/phot trong khoảng 25 phút
12.4.3 Đổ hết các bình ly tâm vào lại bình thu hồi và cho 6 viên sôi thủy tinh vào Gá bình lại
vào máy bốc hơi kiểu quay Tháo ống truyền ra khỏi máy bốc hơi kiểu quay và thay bằng ống lọc khí Tháo hàng ống truyền dung dịch lọc khỏi vấu lắp trên cổ máy bốc hơi kiểu quay và thay vào đó là đường khí Ni tơ Tạo chân không ở mức áp xuất 93,3
± 0,7 kPa (700 ± 5 mm Hg) Hạ thấp bình xuống bồn dầu khoảng 38mm
12.4.4 Chưng cất dung môi
12.4.5 Khi mức độ tốc độ ngưng tụ dưới 30 giây một giọt, phải đưa khí Ni tơ vào với mức 100
ml/phút Duy trì dòng khí, chân không và nhiệt độ bồn dầu trong khoảng 30 ± 1 phút
Nồi chiết xuất
ống đồng
Nồi chiết xuất
Bộ lọc cartridge
Ra chân không
Ra chân không
Bình lọc 1
ống dẫn
Bình lọc 2
Máy li tâm
Ra chân không
Bồn dầu nong Lưu lượng kế
Bình ngưung
Máy bốc hơi quay
