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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)計量學(xué)設(shè)計的快速分析儀，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

來源：未知發(fā)布日期：2019-09-23 18:19【大中小】

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，建立了針入度、軟化點和延度的定量分析模型和真?zhèn)舞b別分析模型，實現(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際意義。

一、實驗部分

（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
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（），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，儀器會自動測定瀝青的針入度、軟化點等多項指標(biāo)，檢測完成后，結(jié)果會自動顯示，同時也可以輸出報告或者將結(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)，實現(xiàn)對瀝青樣本性質(zhì)的快速分析。

3、瀝青一致性檢驗方法
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，采用實驗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的定量分析模型。通過對比分析針入度、軟化點的儀器檢測值和標(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)計量學(xué)方法，研發(fā)了一種便攜式瀝青快速分析儀，實現(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。單個樣本檢測時間從傳統(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、智能化和自動化程度高等優(yōu)點，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)檢部門的實驗分析。

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