沥青质量控制新技术课件

沥青质量控制新技术赵静卓赵静卓甘肃畅陇公路养护技术研究院有限公司甘肃畅陇公路养护技术研究院有限公司20152015年年1 1月月 施工现场沥青质量控制施工现场沥青质量控制124汇汇 报报 主主 要要 内内 容容 改性沥青质量控制技术改性沥青质量控制技术3沥青评价新技术沥青评价新技术沥青路面全过程质量控制系统沥青路面全过程质量控制系统 沥青质量缺陷高温性能差粘附性差低温性能差一沥青评价新技术沥青质量控制面临的问题沥青质量控制面临的问题化学方法快速评价沥青质量 沥青物理力学指标检测已经不能完全鉴别沥青沥青指纹识别原理沥青指纹识别原理 红外光谱分析技术引入到沥青鉴定中，分子中某个振动频率与红外光的某一频率的光相同时（振=红外光），分子就吸收此频率光发生振动能级跃迁产生红外吸收光谱，根据红外谱图的红外特征吸收峰的位置、数目、相对强度和形状等参数，可以推断沥青的组成和各组成的含量。沥青指纹识别谱图1.1沥青指纹快速识别技术组分差异!u油源不同u加工工艺不同确定沥青品牌筛选混兑掺假沥青采用衰减全反射附件（ATR），沥青无须预先溶解，只需涂抹在附件上，制样到测试只需要1min就完成衰减全反射衰减全反射(ATR)(ATR)测试原理测试原理 红外光在晶体内表面发生全反射时,反射光强等于入射光强。事实入射角并不是全部被反射回来，而是穿透到试样表面内一定深度后再返回表面。试样在入射光频率区域有选择吸收，反射光强度减弱。1.1沥青指纹快速识别技术测样视频清洗视频表 工程实际应用情况列表1.1沥青指纹快速识别技术指纹识别监查的项目包括10条高速公路以及17条二级公路，快速及时的判定了各个项目段沥青的质量，对帮助质监局和公路局肃清甘肃沥青市场起到了积极的作用。高速公路项目名称序号二级公路项目名称序号序号1雷西高速公路10S317线临洮至康乐至和政二级公路改建工程19尕秀至玛曲二级公路2金武高速公路11夏河至阿木去乎机场公路20新南路3营双高速公路12宕昌至迭部二级公路改建工程21S311线内官营至临洮段4天定高速公路13G309线榆钢至定远镇二级公路改建工程22洛礼路5武罐高速公路14酒泉市肃北至阿克塞二级公路工程23庆阳至镇原县城二级公路6成武高速公路15海石湾至岗子沟二级公路24泾渗路7瓜敦高速公路16G213线永靖至东乡段公路改建工程25通渭县马营至陇西县云田公路工程8临合高速公路17S208线洛礼路改建工程26合作至冶力关二级公路9机场高速公路18临夏至郎木寺段维修改造工程沥青沥青指纹快速识别指纹快速识别软件软件1.1沥青指纹快速识别技术项目依托2011-2014年全省高速公路和二级公路沥青原材料检查，合计对比分析沥青3000多个，对谱图进行对比分析建立了沥青指纹识别库。将沥青数据库导入软件分析视频用户只需在软件中调用识别仪采集的待检测沥青光谱，选定对应品牌的沥青数据库，点击确定后软件会将待测谱图与相应谱图库中已有的标准沥青谱进行对比，并在用户界面显示结果，操作简单。国标不合格沥青1.1沥青指纹快速识别技术u为同一品牌沥青，由于加工工艺的变动、或者运输过程的老化导致国标不合格沥青指纹识别技术解决案例1不合格沥青冒充合格沥青 u大部分不合格沥青都是老化指标不合格，通过国标检测可以鉴别出来u但是不能做到车车抽检，老化指标耗时长1.1沥青指纹快速识别技术沥青指纹识别技术解决案例2品牌调换沥青u沥青供应商从价格差中谋取利润u某种品牌沥青供应不上，用其它品牌沥青代替1.1沥青指纹快速识别技术沥青指纹识别技术解决案例3 混兑调和沥青冒充合格品牌沥青 u 轻质油调和沥青，对应的国标数据与标准沥青存在差异 1.1沥青指纹快速识别技术沥青指纹识别技术解决案例4不合格沥青调和改性u将不合格沥青加入SBS、和轻质油简单改性后，国标数据优良u沥青容易离析1.1沥青指纹快速识别技术沥青指纹识别技术解决案例3沥青指纹识别技术解决案例5两种品牌沥青混兑1.1沥青指纹快速识别技术u两种不同品牌指标合格，价格有差异的沥青混兑，供应商谋取差价u不同油源沥青，容易离析，与配合比设计不符沥青指纹识别技术解决案例6胶质芳香份1.2沥青四组分分析方法-SARA 利用沥青各组分的溶解性不同，通过液固吸附色谱，是按分子极性大小进行分离。因样品中各组分的极性强弱不同，故其对吸附剂的吸附能力不同，在选择不同类型溶剂进行洗提时，样品中极性最弱的组分首先流出，随后按极性由弱到强依次分离沥青。试验原理:饱和份Saturates沥青AromaticsResins沥青质Asphaltenes实验方法区别和改进：溶解沥青质选用异辛烷正庚烷洗脱饱和份选用正庚烷正庚烷洗脱胶质选用甲苯：甲醇=1:1甲苯：乙醇用布氏漏斗过滤沥青质用氮气置换过的真空干燥箱回收溶剂和干燥组分采用紫外光度计检测组分的洗出流量泵控制洗脱液的量和流速1.2沥青四组分分析方法-SARA改进的改进的Corbett 层析装置：a-样品;b-增加极性的流动性溶剂;c-溶剂计量泵;d-中性氧化铝填充的玻璃液相色谱柱;e-石英流通池;f-紫外分光光度计;g-收集流出液的量筒.试验仪器1.2沥青四组分分析方法-SARA紫外谱图1.2沥青四组分分析方法-SARA1.3高温气相色谱模拟蒸馏 气相色谱是将沥青溶解，高温气化后，当汽化后的沥青被载气带入色谱柱中运行时，色谱柱由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，虽然载气流速相同，各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定时间的流动后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。根据出峰位置，确定组分的名称，根据峰面积确定浓度大小。高温气相色谱模拟蒸馏试验分析基质沥青组分高温气相色谱模拟蒸馏试验分析基质沥青组分不同品牌沥青气相色谱比对图1.3高温气相色谱模拟蒸馏1.3高温气相色谱模拟蒸馏 正构烷烃质量分数沥青C44-下正构烷烃的含量明显比异构烷烃大。三种沥青含C44-下正构烷烃和异构烷烃的种类和含量均不相同。西石化含C44-下轻质油分比较多，含最轻油份为C17。SK不含C36和C44链的异构烷烃，可以以此来区别SK和镇海沥青。异构烷烃质量分数沥青类别含C44-正构烷烃总质量分数%含C44-异构烷烃总质量分数%含C45+组分质量分数%塔河90#0.4242.5357.04Sk90#0.0814.4385.49镇海90#0.116.3983.51 SK-90#沥青气相色谱图混兑组分初馏点混兑组分1.3高温气相色谱模拟蒸馏样品信息检测项目针入度（25）软化点延度（15）粘度质量损失%残留针入度比25残留延度1060SK90#标样 沥青实测值8746.51001620.00638SK90#混兑沥青-1实测值9746100148-0.45710SK90#混兑沥青-2实测值8746.5100203-0.55710标 准80100441001400.8578分项评定合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格1.4凝胶色谱法测定分子量凝胶色谱（Gel Permeation Chromatography，简称GPC）它是一种按分子体积大小分离的液相色谱。凝胶是一种表面惰性具有一定孔径范围的多孔物质。当不同尺寸的样品通过此类色谱柱时，不同体积大小的分子就得以分离。主要用于聚合物的分子量大小及分子量分布检测色谱分离原理 THF,氯仿,DMF 示差检测器泵进样器色谱柱柱温箱检测器废液瓶不同分子量与物理性质的相关性：uMn与流动性有关uMw与强度有关，如张力和抗冲击力uMz与延伸和柔顺性有关uMz+1与挤出膨胀有关u沥青的D值越大，表明分子量分布较宽，分子大小差别较大。分子量分布越窄，分子性质越接近，沥青的性质更为稳定。样品GPC谱图1.4凝胶色谱法测定分子量子量 不同品种沥青GPC曲线对比通过对比不同沥青的GPC谱图和相对分子量可以达到区别沥青的目的。通过相对分子量分布可以建立与沥青性能的相关性。1.4凝胶色谱法测定分子量子量 施工现场沥青质量控制施工现场沥青质量控制124汇汇 报报 主主 要要 内内 容容 改性沥青质量控制技术改性沥青质量控制技术3沥青指纹快速识别技术沥青指纹快速识别技术沥青路面全过程质量控制系统沥青路面全过程质量控制系统 二施工现场沥青质量控制沥青指纹识别快速检测系统，由便携式沥青指纹识别仪（以下简称识别仪）和沥青红外光谱快速识别软件（Aisas软件）两部分组成。测试系统软件判定系统尺寸：35cm28cm26cm重量：10kg施工现场使用施工现场使用技术优势：技术优势：组分分析数据准确 轻巧灵活便于携带 操作简单采用红外光谱分析技术，从沥青的微观化学组成入手，通过特定官能团的特征吸收峰确定、辨别和区分沥青，数据真实可靠适合在移动实验室和现场使用测样；沥青无须加热溶化，测试到分析一个样品只需2分钟，特别适用于施工现场及时、有效的监控沥青质量。测试人员只需经过简单培训就可掌握该系统的相关操作二施工现场沥青质量控制二施工现场沥青质量控制 沥青库沥青库运输车运输车施工施工现场检测现场检测留样留样现场控制现场控制？沥青库沥青库运输运输快速检测快速检测留样留样规范沥青库要求规范沥青库要求建立出样数据库建立出样数据库采用采用GPSGPS定位定位并对业主开放并对业主开放指纹识别快速指纹识别快速检测系统检测系统规范检测指标规范检测指标留样要求留样要求留样留样施工施工二施工现场沥青质量控制规范沥青出库基本信息要求规范沥青出库基本信息要求基本信息：油品名称存储罐号及检测报告生产单位分析单号提货车辆司机姓名并签字铅封号装车提货时间：过磅员签字二施工现场沥青质量控制全程GPS监控二施工现场沥青质量控制可对业主开放相应窗口二施工现场沥青质量控制二施工现场沥青质量控制（一）送检标样沥青，确定使用沥青品牌送检标样沥青，确定使用沥青品牌（二）建设项目安装沥青指纹快速识别系统建设项目安装沥青指纹快速识别系统 施工单位见证取样：监理单位 中心实验室（三）部署系统数据库服务器部署系统数据库服务器，实现数据远程传输监控，实现数据远程传输监控 施工现场沥青质量控制施工现场沥青质量控制124汇汇 报报 主主 要要 内内 容容 改性沥青质量控制技术改性沥青质量控制技术3沥青指纹快速识别技术沥青指纹快速识别技术沥青路面全过程质量控制系统沥青路面全过程质量控制系统三改性沥青质量控制技术原材料原材料生产过程生产过程SBSSBS掺量掺量留样留样指纹识别指纹识别黑匣子黑匣子指纹识别指纹识别 SBS SBS含量含量快速确定快速确定是否离析是否离析成品成品三改性沥青质量控制技术红外指纹识别技术原材料在线监控基质沥青监控助溶剂监控 国标数据差异大，影响改性沥青性能 沥青快速检测系统确保使用原材料不变不同助溶剂谱图差异 溶胀1h剪切15min剪切完搅拌1h加稳定剂搅拌2h-3h不加稳定剂搅拌1h 生产过程改性剂含量趋于稳定判定：生产过程中SBS的特征吸收峰递增，吸收峰面积趋于恒定，判定稳定剂发育时间足够。红外指纹识别技术在线监控改性沥青生产过程三改性沥青质量控制技术三改性沥青质量控制技术l使用雷达液位计监测发育罐液位，通过分析液位的改变，确定改性发育时间符合设计要求;l采集温度传感器数据，监测改性沥青全过程中温度是否符合设计要求;lSBS称量时采集重量传感器数据，监测每批次发育过程SBS添加量是否符合设计要求;改性沥青生产改性沥青生产QCS可靠性可靠性功能功能方便性方便性l低功耗嵌入式硬件系统l高实时嵌入式操作系统(Montavista)l拌合以及改性过程原始数据的忠实Copyl支持GPRS通信、RFID检测l支持扩展温度检测、液位检测模块l丰富的连接接口，使其接入到拌合站的过程 完全透明，对正常的工作影响几乎为0 黑匣子控制改性沥青生产过程 黑匣子监控模块“黑匣子”改性沥青监控界面三改性沥青质量控制技术黑匣子控制改性沥青生产过程 三改性沥青质量控制技术红外指纹识别技术成品改性沥青SBS掺量测定 沥青四组分分子结构SBS分子结构式SBS特有结构三改性沥青质量控制技术 SBS改性沥青具有优良的高低温性能、抗车辙和抗疲劳性。其中SBS的含量对改性沥青的路用性能起着决定性的作用。由于添加SBS成本较高，且多采用现场改性的方法，因此极有必要开发一种快速、高效监控SBS含量的方法，规范改性沥青市场，杜绝不法商人非法牟利。红外光谱法通过测定沥青中SBS的特征吸收峰，可以快速确定SBS掺量。不同掺量SBS改性沥青红外谱图 根据朗伯比尔定律：吸收峰面积与物质的浓度成正比因此，SBS特征吸收峰的峰面积随着SBS掺量的增多而增大 以不同SBS掺量下SBS特征吸收峰处的积分面积值拟合得标准曲线，R2=0.994。可以通过测试未知掺量的改性沥青的红外谱图，与标准曲线对比，确定SBS掺量。图 SBS掺量标准曲线三改性沥青质量控制技术 识别成品改性沥青是否离析凝固状态 熔化后上层 溶化后下层 搅拌均匀合格沥青不合格沥青离析14.5不合格改性沥青，凝固状态SBS在下层，在熔化状态SBS在最上层符合离析上层软化点大于下层三改性沥青质量控制技术合格改性沥青熔化前后，SBS特征吸收峰的面积变化不大，而离析不合格沥青上下层取样SBS吸收峰面积差异大。施工现场沥青质量控制施工现场沥青质量控制124汇汇 报报 主主 要要 内内 容容 改性沥青质量控制技术改性沥青质量控制技术3沥青指纹快速识别技术沥青指纹快速识别技术沥青路面全过程质量控制系统沥青路面全过程质量控制系统四沥青路面全过程质量控制系统沥青路面全过程监控系统由沥青指纹识别快速检测系统、GPS定位系统、沥青混合料动态质量远程监控系统（黑匣子）三部分组成，实现了以下四个方面的监控指纹识别系统指纹识别系统GPSGPS系统系统黑匣子系统黑匣子系统 基质沥青品牌 改性沥青原材料 改性沥青生产过程 改性沥青SBS掺量 改性沥青成品检测 基质沥青运输 沥青混合料运输 改性沥青生产监控 混合料拌合站监控界面 路面摊铺监控 1.1.从改性沥青的源头开始从改性沥青的源头开始 -改性沥青原料来源的监控改性沥青原料来源的监控 -改性沥青改性沥青SBSSBS添加量监控添加量监控 -改性沥青发育过程温度监控改性沥青发育过程温度监控 -改性沥青产品运输途中的监控改性沥青产品运输途中的监控2.2.混合料拌合的监控混合料拌合的监控 -混合料原料来源的监控混合料原料来源的监控 -混合料热料配比的监控混合料热料配比的监控-混合料油石比的监混合料油石比的监-混合料温度的监控混合料温度的监控 -混合料运输途中的监控混合料运输途中的监控3.3.路面摊铺的监控路面摊铺的监控 -施工混合料来源的监控施工混合料来源的监控 -施工路面混合料摊铺温度监控施工路面混合料摊铺温度监控 -施工路面摊铺厚度、密度监控施工路面摊铺厚度、密度监控 -施工路面压实遍数监控施工路面压实遍数监控沥青沥青改性改性路面路面摊铺摊铺混合料混合料拌合拌合Title in here路面摊路面摊铺监控铺监控Title in here混合料混合料拌合站拌合站监控监控Title in here沥青改沥青改性监控性监控质量监控终端系统以沥青为主线，全程监控、记录生产和施工过程的动态数据。四沥青路面全过程质量控制系统四沥青路面全过程质量控制系统混合料级配监控路面摊铺监控 摊铺过程实时告警短信界面四沥青路面全过程质量控制系统四沥青路面全过程质量控制系统沥青路面施工过程质量控制系统流程图 运输到拌合站运输到拌合站改性沥青改性沥青改性沥青改性沥青混合料拌合混合料拌合运输到摊铺现场运输到摊铺现场路面摊铺路面摊铺效率效率由事后检测向实时监测转变由事后检测向实时监测转变 由人工检测向系统自动监测转变由人工检测向系统自动监测转变 质量质量可靠可靠路面质量得到有效提高路面质量得到有效提高工程质量问题得到及时的追溯、快速的修复工程质量问题得到及时的追溯、快速的修复降低管理成本，提高路面质量，节约建设成本降低管理成本，提高路面质量，节约建设成本监控数据真实可靠，避免的人为记录的误差监控数据真实可靠，避免的人为记录的误差 施工过程全部记录，质量追溯获得充分保障施工过程全部记录，质量追溯获得充分保障沥青路面全过程质量控制系统特点沥青路面全过程质量控制系统特点沥青路面全过程质量控制系统特点沥青路面全过程质量控制系统特点四沥青路面全过程质量控制系统