一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法专利检索-绘图软件电脑图像专利检索查询-专利查询网

一种基于三维荧光 光谱的 沥青老化评价方法

阅读：119发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，包括以下步骤：（1）针对沥青的基本物理性能：软化点、针入度、延度进行测试；（2）将沥青按照一定浓度溶解于有机溶剂，避免出现荧光猝灭的现象；（3）将制备好的沥青溶液倒入四面透光的石英比色皿中，并放入荧光分光光度计进行三维荧光光谱扫描测试；（4）将所测得的数据传送至沥青老化评价程序，绘制荧光强度云图，并提取云图荧光强度峰值的坐标；（5）最后依据向量计算结果，获得沥青老化“蓝移”数据，推算沥青在某一时间点的老化情况。本发明提供了一种全新的路面沥青老化评价的模式，其涉及到我国交通事业的可持续发展、新型沥青老化检测开发与利用的问题。，下面是一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）针对沥青的基本物理性能：软化点、针入度、延度进行测试；
（2）将沥青按照一定浓度溶解于有机溶剂，避免出现荧光猝灭的现象；
（3）将制备好的沥青溶液倒入四面透光的石英比色皿中，并放入荧光分光光度计进行三维荧光光谱扫描测试；
（4）将所测得的数据传送至沥青老化评价程序，绘制荧光强度云图，并提取云图荧光强度峰值的坐标；
（5）最后依据向量计算结果，获得沥青老化“蓝移”数据，推算沥青在某一时间点的老化情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，所述的步骤（1）中沥青的软化点、针入度、延度的实验方法遵循《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中的T0604、T0605、T0606。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，所述的步骤（2）的具体步骤为：将未老化与老化的沥青分别加热至135℃，取0.01g滴入试管中，并加入20ml的有机溶剂，将塞子塞紧，轻微震荡，使沥青全部被浸润，静置4小时后，取
10ml沥青溶液移入50ml容量瓶稀释为浓度0.1g/L的溶液，待做三维荧光光谱测试。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，所述的沥青为在沥青路面钻取芯样并利用抽提仪回收的沥青或用于实验室的新沥青。
5.根据权利要求3所述的一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，所述的有机溶剂为三氯乙烯，四氯乙烯，二硫化碳，四氢呋喃中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，所述的荧光分光光度计为日立F-7000荧光分光光度计。
7.根据权利要求3所述的一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，所述的三维荧光光谱测试条件为：激发波长扫描范围是190 800nm，发射波长扫描范围是200~ ~
800nm，测试温度为室温，扫描步长为2 10nm，测试样品为平行实验测试4个。
~
8.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，所述的沥青老化评价程序为基于Matlab 软件开发的一种集绘图，坐标寻峰，向量计算的一种分析程序，通过分析程序，绘制沥青溶液的三维荧光强度云图，进一步提取强度的峰值坐标，计算出的向量的模|AB|，基于“蓝移”分析结果，评价沥青在某一时间点的老化程度，当|AB|>60时，沥青指标不满足相关技术规范要求，出现老化。

说明书全文

一种基于三维荧光 光谱的 沥青老化评价方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种沥青老化的评价方法，特别是涉及一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法。

背景技术

[0002] 沥青路面由于具有无接缝、易维修以及行车平稳舒适、噪音低等优点，在道路工程中已经得到广泛应用。截止2016年底，我国已铺装的路面当中，沥青路面已突破100万公里。虽然中国公路建设在近十几年来取得了飞速发展，但是从公路里程和质量上依然满足不了国民经济发展的需要，仍是制约发展的瓶颈之一。良好的沥青混凝土路面路用性能及其使用寿命除了需要有合理的路面结构和材料组成设计外，对沥青性能的研究也迫切需要作进一步的提高，有关沥青的老化特性研究一直是道路建筑材料领域内的热点问题之一。沥青在贮运、加工、施工及使用过程中，由于长时间地暴露在紫外线、大气压力、温度变化等自然条件的作用下，会发生一系列的物理及化学变化，如蒸发、脱氢、缩合、氧化等。此时，沥青中除含氧官能团增多外，其他的化学组成也有变化，最后使沥青逐渐硬化、变脆、开裂，不能继续发挥其原有的粘结或密封作用，造成了老化，进而导致路面出现破坏，从而影响沥青路面的使用寿命。

[0003] 与此同时，各种高度自动化和多功能的荧光分光光度计相继问世。物质的荧光光谱在材料的研究中获得更多的重视。物质受光照射时，会不同程度地吸收入射光的能量。在物质吸收入射光的过程中，光子的能量传递给物质分子，于是便发生电子从较低能级到较高能级的跃迁。这个跃迁过程仅需1飞秒(10-15s)。分子吸收紫外和可见光谱区的辐射后，其电子能级跃迁到激发态，这种激发态的分子很不稳定，随即发生分子内或分子间的去活化过程。如果激发态的分子先以无辐射跃迁降至第一电子激发态的最低振动能级后，再以辐射跃迁的方式回到基态，则伴随发出一定波长的光，这就是荧光。能够发荧光的物质，大多为有机芳族化合物或它们与金属离子形成的配合物。

[0004] 沥青是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属的衍生物所组成的混合物。我国道路沥青一般分为四种组分：沥青质、胶质、芳香分、饱和分。沥青的化学组分不是简单的混合或溶解，大多数沥青都是以胶体溶液的形式存在。按照胶体结构理论，沥青是以相对分子质量很大的沥青质为中心，在周围吸附了一些极性较大的胶质形成胶团，分散在油分中。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法。该方法适用于沥青混凝土中回收的沥青，也适用于未使用的沥青。首先将沥青按照一定浓度溶解于有机溶剂中，利用荧光分光光度计对沥青溶液进行三维荧光光谱扫描，即将激发波长和发射波长同时变化，测量得到的荧光强度就是三维荧光光谱。对三维荧光光谱进行矩阵转置并获取发射波长、激发波长、荧光强度的云图，取云图坐标值，通过向量计算获得沥青老化的“蓝移”数据，通过数据的变化可以评价沥青的老化进程。

[0006] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0007] 一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0008] (1)针对沥青的基本物理性能：软化点、针入度、延度进行测试；

[0009] (2)将沥青按照一定浓度溶解于有机溶剂，避免出现荧光猝灭的现象；

[0010] (3)将制备好的沥青溶液倒入四面透光的石英比色皿中，并放入荧光分光光度计进行三维荧光光谱扫描测试；

[0011] (4)将所测得的数据传送至沥青老化评价程序，绘制荧光强度云图，并提取云图荧光强度峰值的坐标；

[0012] (5)最后依据向量计算结果，获得沥青老化“蓝移”数据，推算沥青在某一时间点的老化情况。

[0013] 其中，所述步骤(1)中沥青的软化点、针入度、延度的实验方法遵循《公路工程沥青及沥青混合料试验规》(JTG E20-2011)中的T0604、T0605、T0606。

[0014] 其中，所述步骤(2)的具体步骤为：将未老化与老化的沥青分别加热至135℃，取0.01g滴入试管中，并加入20ml的有机溶剂，将塞子塞紧，轻微震荡，使沥青全部被浸润，静置4小时后，取10ml沥青溶液移入50ml容量瓶稀释为浓度0.1g/L的溶液，待做三维荧光光谱测试。

[0015] 其中，所述的沥青为在沥青路面钻取芯样并利用抽提仪回收的沥青或用于实验室的新沥青。

[0016] 其中，所述的有机溶剂为四氯化碳、三氯乙烯，四氯乙烯，二硫化碳，四氢呋喃中的一种。

[0017] 其中，所述的荧光分光光度计为日立F-7000荧光分光光度计。

[0018] 其中，所述的三维荧光光谱测试条件为：激发波长扫描范围是190～800nm，发射波长扫描范围是200～800nm，测试温度为室温，扫描步长为2～10nm，测试样品为平行实验测试4个。

[0019] 其中，所述的沥青老化评价程序为基于Matlab 软件开发的一种集绘图，坐标寻峰，向量计算的一种分析程序，通过分析程序，可以绘制沥青溶液的三维荧光强度云图，进一步提取强度的峰值坐标，计算出的向量的模|AB|，基于“蓝移”分析结果，评价沥青在某一时间点的老化程度，当|AB|>60时，沥青指标不满足相关技术规范要求，出现老化。

[0020] 本发明的原理为：沥青是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属的衍生物所组成的混合物。因此，沥青中具有大量的π电子易产生荧光。沥青的老化后主要以侧链断链，取代氧化为主。随着老化时间增加，轻组分芳香分、饱和分聚合成高分子的沥青质，发生脱氢缩合，芳构化，环化和脱烷烃基等化学反应。苯环的数目减少，π电子共轭度降低，荧光强度减弱，沥青将出现“蓝移”现象。因此，沥青的“蓝移”现象为基于三维荧光光谱评价沥青老化提供技术基础。

[0021] 与沥青的基本物理性能测试结果评价沥青性能的技术相比，本发明的有益效果在于，通过沥青的荧光光谱的测试，可以将沥青中的荧光物质与沥青性能相关联，以“蓝移”的向量作为评价指标，与实际偏差较小，是一种简单且实用的沥青老化评价方法，对研究典型气候区域沥青的服役行为具有很重要的意义。本发明提供了一种全新的路面沥青老化评价的模式，其涉及到我国交通事业的可持续发展、新型沥青老化检测开发与利用的问题。

[0022] 具有以下主要优点：1.本发明提供了一种新型的简单、快捷、清洁、环保的沥青老化检测方法，无需繁重的实验检测设备，为沥青混凝土路面管养提供高效的定量的决策数据；2.本发明提供的评价结果简单易行，可有效通过沥青中的荧光物质的变化评价沥青的老化进程。附图说明

[0023] 图1为本发明一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法的实施例1的沥青数据处理荧光强度云图。

[0024] 图2为本发明一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法的实施例2的沥青数据处理荧光强度云图。

具体实施方式

[0025] 为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

[0026] 实施例1

[0027] 本实施例选用：①沥青：辽河油田重交沥青AH-70；②四氯化碳：国药集团，分析纯；③荧光分光光度计：日立F-7000荧光分光光度计，日本。

[0028] 按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中沥青旋转薄膜加热试验(T0610-1993)的要求对所选改性沥青进行RTFOT老化，试验温度163℃，老化试验时间分别为160min(两周期)，310min(四周期)。然后进行相关的物理性能测试。测试的结果如表1所示。

[0029] 表1实施例1中沥青的老化前后性能

[0030]实验项目针入度[0.1mm] 软化点[℃] 延度[15℃，cm]
未老化 74.5 44.3 88.1
两周期 69.6 45.7 77.7
四周期 61.4 48.9 55.4

[0031] 由表1可知，实验用沥青经过了老化之后，针入度降低，软化点增加，延度减少。沥青是由饱和分、芳香分、胶质和沥青质四组分组成，沥青中轻质沥青油分受热挥发导致的沥青变硬变脆，而且黏度降低。由此可见，沥青在经过两周期的老化后物理性能变化不大，但是四周期后，沥青的物理性能下降很快，处于较严重的老化阶段。

[0032] 配置浓度为0.1g/L的沥青溶液进行三维荧光光谱测试。沥青的三维荧光光谱如图1所示，三维荧光坐标及向量的模如表2所示。

[0033] 表2实施例1中沥青的三维荧光峰值坐标及向量的模

[0034]实验项目三维荧光光谱峰值坐标向量向量的模
未老化 (365，485) - -
两周期 (325，470) (-40，-15) 42.72
四周期 (315，445) (-50，-40) 64.03

[0035] 基于“蓝移”分析结果，计算出的向量的模|AB|，评价沥青在某一时间点的老化程度。由物理性能测试结果可知，当沥青热氧老化两周期后，性能仍可以满足沥青的相关技术规范；老化四周期后，延度、针入度已不能满足技术规范要求，沥青老化变硬，此时沥青的荧光向量的模为64.03。因此，有理由相信当沥青当|AB|>60时，沥青开始老化。从而实现了基于三维荧光光谱对沥青的老化过程进行评价的方法。

[0036] 实施例2

[0037] 本实施例选用：①沥青：韩国SK SBS改性沥青；②四氯化碳：国药集团，分析纯；③荧光分光光度计：日立F-7000荧光分光光度计，日本。

[0038] 按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中沥青旋转薄膜加热试验(T0610-1993)的要求对所选改性沥青进行RTFOT老化，试验温度163℃，老化试验时间分别为160min(两周期)，310min(四周期)。然后进行相关的物理性能测试。测试的结果如表3所示。

[0039] 表3实施例2中沥青的老化前后性能

[0040]

[0041]

[0042] 由表3可知，实验用沥青经过了老化之后，针入度降低，软化点增加，延度减少。沥青是由饱和分、芳香分、胶质和沥青质四组分组成，沥青中轻质沥青油分受热挥发导致的沥青变硬变脆，而且黏度降低。由此可见，沥青在经过两周期的老化后物理性能变化不大，但是四周期后，沥青的物理性能下降很快，处于较严重的老化阶段。

[0043] 配置浓度为0.1g/L的沥青溶液进行三维荧光光谱测试。沥青的三维荧光光谱如图2所示，三维荧光光坐标及向量的模如表4所示。

[0044] 表4实施例2中沥青的三维荧光峰值坐标及向量的模

[0045]实验项目三维荧光光谱峰值坐标向量向量的模
未老化 (370，485) - -
两周期 (320，470) (-50，-15) 52.20
四周期 (315，455) (-55，-30) 62.64

[0046] 基于“蓝移”分析结果，计算出的向量的模|AB|，评价沥青在某一时间点的老化程度。由物理性能测试结果可知，当沥青热氧老化两周期后，性能仍可以满足沥青的相关技术规范；老化四周期后，延度、针入度已不能满足技术规范要求，沥青老化变硬，此时沥青的荧光向量的模为62.64。因此，有理由相信当沥青当|AB|>60时，沥青开始老化。从而实现了基于三维荧光光谱对沥青的老化过程进行评价的方法。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种具活塞内单向阀的发动机	2020-05-08	293
一种Nastran软件颤振计算数据的二次处理方法	2020-05-11	289
一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法	2020-05-12	119
数字化合版网络印刷工艺	2020-05-08	724
一种新型有机彩色水稻的种植方法	2020-05-12	354
确定铣刀的每齿切削厚度及优化铣刀的切削参数的方法	2020-05-11	165
一种河网地区输电线路带电进出等电位的操作工艺	2020-05-12	256
一种电梯土建图自动绘图系统软件的设计方法	2020-05-11	597
隔膜泵三缸曲轴轴承的模拟安装方法	2020-05-11	949
城市水地图及其制作显示方法	2020-05-13	520

一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法

一种基于三维荧光光谱的沥青老化评价方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：