沥青材料的快速识别与分析方法研究
沥青是高速公路的基本建筑材料,其质量的优劣直接影响着其路用性能和公路寿命。一般道路设计寿命为15年,而劣质或掺假沥青产品会导致路面2年后就进入维护期,给高速公路建设和维护带来巨大经济损失。因此,道路沥青生产、流通和道路施工等过程中沥青产品质量的有效监控至关重要。蜡含量、软化点、针入度和SBS改性沥青中SBS含量是沥青重要的工程质量指标。其现行的标准方法分析过程繁冗耗时,无法满足实际过程中沥青质量检测与监管需求。目前也缺乏快速的沥青产品溯源方法。因此研究建立上述沥青质量指标的快速分析技术和产品溯源方法已经成为该领域中亟待...
沥青是高速公路的基本建筑材料,其质量的优劣直接影响着其路用性能和公路寿命。一般道路设计寿命为15年,而劣质或掺假沥青产品会导致路面2年后就进入维护期,给高速公路建设和维护带来巨大经济损失。因此,道路沥青生产、流通和道路施工等过程中沥青产品质量的有效监控至关重要。蜡含量、软化点、针入度和SBS改性沥青中SBS含量是沥青重要的工程质量指标。其现行的标准方法分析过程繁冗耗时,无法满足实际过程中沥青质量检测与监管需求。目前也缺乏快速的沥青产品溯源方法。因此研究建立上述沥青质量指标的快速分析技术和产品溯源方法已经成为该领域中亟待解决的重大课题。
  分子光谱结合化学计量学,具有分析快速和测量方便等优点。本课题旨在运用傅里叶变换红外光谱和化学计量学,建立沥青重要质量指标和油源产地识别快速分析方法。
  首先,本文提出了一种利用衰减全反射傅里叶红外光谱技术(FTIR-ATR)实现沥青性质快速准确检测的方法。实验共收集了不同公司、不同时间生产的沥青样品220个,其蜡含量、软化点和针入度标准值已依照标准方法SH/T0425-2003、GB/T4507-2014、GB/T4509-2010测定。研究了沥青取样、光谱内部扫描次数和重复装样次数对沥青光谱测量精度的影响,确定了最佳光谱采集条件。分别采用相关系数法和CARS选择波长变量,采用偏最小二乘法(PLS)建立了蜡含量、软化点和针入度的红外光谱定量模型,交互验证标准误差(SECV)分别为0.13、0.88、2.84,预测标准偏差(SEP)分别为0.14、1.06、3.02,均不大于标准方法的再现性误差。使用该方法对任意选取不同厂家所生产的3个样品进行重复性测试,精密度不大于标准方法的精密度误差。
  其次,本文提出了一种利用衰减全反射傅里叶红外光谱技术(FTIR-ATR)实现沥青油源产地快速准确判别的方法。实验共收集了220个包括南美重油、西北局原油、欢喜岭原油和新疆稠油四个不同油源产地的沥青样品。利用PCA和SIMCA方法对沥青油源产地进行判别,PCA模型有效的识别了以欢喜岭原油和新疆稠油为油源的沥青样品油源信息,无法区分以南美重油和西北局原油为油源的沥青样品油源信息。SIMCA方法在PCA方法的基础上实现了以南美重油和西北局原油为油源的沥青样品的油源信息判别,实现了不同油源产地沥青样品100%的识别率。
  最后,本文制备了SBS含量为4.0%-6.0%一系列浓度梯度的SBS改性沥青样品,通过多元曲线分辨交替最小二乘结合斜投影建立标准曲线,其预测结果的标准偏差为0.096,能够实现改性沥青的质量控制。
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作者: 唐洁琼
学科专业: 材料科学与工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 北京化工大学
导师姓名: 袁洪福
学位年度: 2015
语 种: chi
分类号: TP274.5
在线出版日期: 2015年12月29日