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公路施工瀝青質(zhì)量監(jiān)管快檢新技術(shù)

導(dǎo)讀:傳統(tǒng)的瀝青測試方法耗時(shí)長,無法滿足高速公路瀝青質(zhì)量檢測的要求。本文介紹了一款基于ATR-FTIR和化學(xué)計(jì)量學(xué)設(shè)計(jì)的快速分析儀,它可以在5min內(nèi)分析瀝青的多種性質(zhì),快速分辨標(biāo)準(zhǔn)樣


返回列表 來源:未知 發(fā)布日期:2019-09-23 18:19【
作為公路路面的主要材料,瀝青的優(yōu)劣直接影響公路 的質(zhì)量和使用壽命,因而瀝青質(zhì)量檢測在公路建設(shè)中具有重 要作用。但目前的檢測技術(shù)測試周期長且面臨諸多挑戰(zhàn),無 法用于公路施工瀝青來料質(zhì)量現(xiàn)場檢測。為此,西派特(北 京)科技有限公司基于紅外光譜結(jié)合多元分析方法原理,研 發(fā)了一種適合公路施工瀝青來料質(zhì)量快速檢測的瀝青快速分 析儀,有效地解決了現(xiàn)存檢測存在的難題。同時(shí),建立了針 入度、軟化點(diǎn)和延度的定量分析模型和真?zhèn)舞b別分析模型, 實(shí)現(xiàn)了公路建設(shè)瀝青來料質(zhì)量快速檢測,對于公路建設(shè)質(zhì)量 監(jiān)督管理具有重要的實(shí)際意義。

一、實(shí)驗(yàn)部分

(一)昌吉瀝青取樣器 瀝青取樣器由電源模塊和加熱器兩部分構(gòu)成,兩者使用 專用電源線連接。電源模塊內(nèi)置交流降壓模塊和溫度調(diào)節(jié)控 制板,外置溫度調(diào)節(jié)開關(guān),通過調(diào)節(jié)開關(guān)可控制加熱器的溫 度;加熱器內(nèi)置陶瓷加熱棒和溫度傳感器,外置快插式銅質(zhì) 導(dǎo)熱接頭,導(dǎo)熱接頭可安裝定制的取樣銅管,取樣銅管為耗 材,并且可以拆卸和清洗;電源模塊底部安裝附件支架,方 便加熱器和耗材的放置。

(二)瀝青快速分析儀
1、上海昌吉儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對于深色和粘稠狀瀝青樣品,如利用紅外透射測量模式采集瀝青光譜,檢測結(jié)果極易受樣膜厚度影響,且存在 瀝青進(jìn)樣不便,清洗困難等問題。而衰減全反射測量模式 (ATR)可以克服上述缺點(diǎn)(),不僅操 作方便、容易清洗,還可以保證光程精度。硬件系統(tǒng)主要由 ATR-FTIR光譜儀模塊、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等構(gòu)成。 其中,F(xiàn)TIR光譜儀采譜范圍為650~-4000cm-1,分辨率為 4cm-1,采用自動(dòng)背景校正。ATR材料晶體為硒化鋅,晶體表 面包一層金剛石膜,以增加耐磨性和抗酸堿腐蝕能力。
使用瀝青取樣器將樣品涂在晶體表面,按下測 量按鈕后,儀器會自動(dòng)測定瀝青的針入度、軟化點(diǎn)等多項(xiàng)指標(biāo), 檢測完成后,結(jié)果會自動(dòng)顯示,同時(shí)也可以輸出報(bào)告或者將結(jié)果 輸送至云端及相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督部門。樣品檢測完畢后,用棉簽蘸少 量溶劑,輕輕擦拭晶體至干凈后,即可檢測下一樣本。

2、瀝青關(guān)鍵指標(biāo)定量檢測方法
收集在性質(zhì)分布和統(tǒng)計(jì)數(shù)量上具有代表性的瀝青樣品, 采集其光譜并組成校正樣品光譜集;使用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)檢測方法 測定其性質(zhì)數(shù)據(jù),并作為建立模型的參考值;使用軟件內(nèi)嵌 的光譜處理方法處理樣品集光譜,消除影響分析的各種噪 聲,使用偏最小二乘法關(guān)聯(lián)光譜和性質(zhì)數(shù)據(jù),建立光譜預(yù)測 瀝青性質(zhì)的模型。將待檢測的樣品光譜輸入至該模型后,能 夠預(yù)測其性質(zhì),實(shí)現(xiàn)對瀝青樣本性質(zhì)的快速分析。

3、瀝青一致性檢驗(yàn)方法
在公路建設(shè)中,施工現(xiàn)場每天需要檢測大量的瀝青來料, 采用實(shí)驗(yàn)室送檢的方法無法確保來料瀝青樣品與投標(biāo)瀝青樣品一 致。首先,要建立第三方檢驗(yàn)認(rèn)證合格的瀝青樣本光譜分子指紋 數(shù)據(jù)庫,并建立一種特征光譜角向量空間。將待檢樣本光譜輸入 軟件,經(jīng)過信號處理,快速判別來料瀝青是否與認(rèn)證樣本一致, 實(shí)現(xiàn)了來料瀝青質(zhì)量的快速準(zhǔn)確判別。

二、應(yīng)用分析
(一)針入度和軟化點(diǎn)的定量分析應(yīng)用
本文從北京市政工程研究院和山東京博石油化工有限公 司等收集了70個(gè)基質(zhì)瀝青樣品,使用瀝青快速分析儀采集了 其光譜,并通過瀝青針入度測定法測定了其 針入度,建立了光譜分析基質(zhì)瀝青針入度和軟化點(diǎn)的定量分 析模型。通過對比分析針入度、軟化點(diǎn)的儀器檢測值和標(biāo)準(zhǔn) 方法測定值,表明瀝青快速分析儀檢測結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)方法 取得的結(jié)果基本一致。儀器的檢測精度均符合國家規(guī)定。

(二)瀝青來樣與認(rèn)證合格樣本一致性檢驗(yàn)的應(yīng)用
該儀器被應(yīng)用于 施工來料瀝青(包括不同批次的基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青樣 品)質(zhì)量監(jiān)控中,并建立了一標(biāo)改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)庫和一標(biāo)基質(zhì) 瀝青標(biāo)準(zhǔn)庫,分析實(shí)際效果發(fā)現(xiàn),瀝青來樣檢測結(jié)果與瀝青 標(biāo)準(zhǔn)庫完全一致性。

三、結(jié)語

上海昌吉公路儀器針對公路施工來料瀝青質(zhì) 量快速檢測難題,基于衰減全反射FT-IR模塊和化學(xué)計(jì)量學(xué)方 法,研發(fā)了一種便攜式瀝青快速分析儀,實(shí)現(xiàn)了多種瀝青關(guān)鍵 性質(zhì)指標(biāo)的快速定量檢測,來料樣品與認(rèn)證合格樣品的一致性 快速檢驗(yàn)。單個(gè)樣本檢測時(shí)間從傳統(tǒng)的幾天縮短至5分鐘,針 入度檢測結(jié)果與GBT-4509-2010測定值的平均絕對標(biāo)準(zhǔn)偏差小 于1.5,軟化點(diǎn)的偏差小于0.2,其檢測精度分別為2.2和0.8。 該款瀝青快速分析儀具有便攜、操作方便、智能化和自 動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),解決了瀝青質(zhì)量快速檢測技術(shù)難題,對 公路建設(shè)施工中來料瀝青質(zhì)量監(jiān)管具有重要實(shí)際意義,也適 用于瀝青生產(chǎn)廠家和相關(guān)行業(yè)質(zhì)檢部門的實(shí)驗(yàn)分析。