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一、正確理解新課改概念
長期以來,思想政治課教學(xué)方法單一,多數(shù)教師采用注入式教學(xué),學(xué)生死記硬背,學(xué)生感覺上課枯燥無味,逐漸對政治課失去信心,嚴重抑制了學(xué)生的積極性和主動性,影響了教學(xué)效果和學(xué)生思想素質(zhì)的提高。新課改的理念注重學(xué)生的生活情感和個性品質(zhì)的發(fā)展,幫助學(xué)生做負責(zé)任的公民,過有意義的生活,讓學(xué)生理解、感悟人生的意義,逐步形成正確的人生觀和價值觀,正確辨別是非、善惡,學(xué)做負責(zé)任的公民。以往的思想政治課特別強調(diào)教材內(nèi)容的系統(tǒng)傳授,學(xué)生學(xué)習(xí)就是為了學(xué)教材而學(xué)習(xí),而新課程理念更加貼近學(xué)生生活,讓學(xué)生走進生活,通過親身體會掌握知識。新課程理念強調(diào)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式,注重學(xué)生積極、主動地參與到課堂學(xué)習(xí)的過程中去,這種新的觀念的形成會使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人,有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新課改與以前的課程相比,要求教師不再是課程的唯一擁有者,其職能變?yōu)槿宋膯⒌吓c滲透,充分注重優(yōu)秀的人文精神,開拓學(xué)生的視野,以優(yōu)秀的民族文化培養(yǎng)學(xué)生,關(guān)注學(xué)生的成長,在教學(xué)過程中教師要以平等的人格與學(xué)生進行溝通交流,幫助學(xué)生營造積極的心理氛圍,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中變得更加自信,心情更加愉悅。
二、讓課堂真正活躍起來
【關(guān)鍵詞】概念教學(xué);分數(shù);學(xué)材;概念意象
【中圖分類號】G623.5 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1005-6009(2015)41-0036-03
【作者簡介】張所濱,江蘇省泰州市教育局教研室(江蘇泰州,225300),高級教師,江蘇省數(shù)學(xué)特級教師。
一、緣起
一次青年教師基本功競賽中,有這樣一道判斷題:下圖因為不是平均分,所以陰影部分不能用 表示。( )
部分參加測試的教師打“√”,理由是圖形沒有平均分,陰影部分不能用分數(shù)表示。教師對分數(shù)概念的本質(zhì)尚且存在模糊認識,那么學(xué)生的認識情況又如何呢?
帶著這樣的疑問,筆者用同樣的題目,對隨機選擇的一所學(xué)校三至六年級各兩個班學(xué)生進行了測試,測試結(jié)果如下:
從表中數(shù)據(jù)可以看出,三、四年級學(xué)生的正確率較低,五、六年級學(xué)生的正確率均超過了50%。
二、追問
這一現(xiàn)象引起了筆者的思考,為什么三、四年級與五、六年級測試的結(jié)果差異較大?其核心影響因子是什么?
在訪談時,五、六年級答對的學(xué)生陳述了三種理由,第一種,用等分法(如圖1);第二類,用割補法(如圖2);第三類,拼接法(如圖3)。
(圖1) (圖2) (圖3)
從這里,我們不難發(fā)現(xiàn),五、六年級學(xué)生由于有了多邊形面積的知識基礎(chǔ),從而想到了如圖2、圖3的方法來解答,而三、四年級學(xué)生還沒有這樣的知識基礎(chǔ),只有少數(shù)學(xué)生是通過圖1的方法獲得結(jié)果。
其實,用分數(shù)表示陰影部分,實際上就是用一個數(shù)來表示陰影部分與整個圖形面積之間的關(guān)系,而與所分圖形的具體形狀無直接關(guān)系。
但是,為什么很多學(xué)生、甚至教師對分數(shù)概念的認識容易受到直觀圖形的影響,而出現(xiàn)認識偏差呢?帶著這樣的思考,筆者對三、四年級學(xué)生又進行了一項測試:下面哪些圖形中的涂色部分表示的是 ?
(圖4) (圖5) (圖6) (圖7)
前三個圖形學(xué)生的判斷結(jié)果高度一致,但對圖形7的意見出現(xiàn)了很大分歧。
師:請認為可以用 表示的同學(xué)說說理由。
生:平行四邊形被平均分成了4份。
此時,有學(xué)生說這不是平均分。
師:為什么你認為不是平均分?
生:兩個三角形的形狀不一樣。
顯然,這些學(xué)生對于形狀不同的兩個三角形是否一樣大不能確定。筆者為了讓學(xué)生看得更清楚,指著圖引導(dǎo)學(xué)生。
師:平行四邊形被平均分成了幾個小平行四邊形?
生:兩個。
師:左邊平行四邊形被平均分成了幾份?
生:兩份。
師:右邊平行四邊形被平均分成了幾份?
生:兩份。
師:那整個平行四邊形被平均分成了幾份?
生:4份。
師:陰影部分是不是 ?
…………
在剛才的對話過程中,學(xué)生的思維清晰地顯示出來,他們認為只有分得的每個部分形狀一樣才能叫平均分。而對于筆者的引導(dǎo),顯然理解起來有一定的難度。
筆者研究了幾種不同版本的教材,對“認識分數(shù)”的內(nèi)容編排進行了比較,發(fā)現(xiàn)每個版本的教材在初次認識分數(shù)時,提供的圖形都是平均分成形狀相同、大小相等。同時,教師教學(xué)過程中提供給學(xué)生的自然也是分成形狀相同、大小相等的圖形,學(xué)生經(jīng)過反復(fù)的感官刺激,自然就會產(chǎn)生這樣的認知偏差。
三、重建
基于上述分析,筆者以三年級學(xué)生為研究對象,在沒有相關(guān)面積知識基礎(chǔ)的情況下,嘗試通過完善概念的意象,引導(dǎo)學(xué)生正確認識與理解圖形的平均分,來理解“分數(shù)”概念的本質(zhì)。
首先引導(dǎo)學(xué)生折出一張長方形紙的 ,并進行比較(如圖8~圖10)。盡管分法不一樣,但只要平均分成兩份,每份都可以用 來表示,學(xué)生對于分數(shù)的意義就會有更為深刻的理解。
(圖8) (圖9) (圖10)
在找到共同點后,筆者再次引導(dǎo)學(xué)生比較圖8~圖10中的陰影部分,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)有什么不同點。經(jīng)過比較學(xué)生發(fā)現(xiàn),在圖8~圖10中,雖然分法不一樣,所得的每一份形狀也不一樣,但都是平均分,因此陰影部分都是長方形紙的 。找共同點是為了更好地抽象概括,找不同點是為了更好地把握概念的本質(zhì)。
經(jīng)過這一比較后,筆者請學(xué)生對圖7重新作出判斷。經(jīng)過討論,學(xué)生先畫出圖11并這樣解釋,將平行四邊形平均分成兩份,得到兩個小的平行四邊形,再將每個小的平行四邊形平均分成兩份(如圖12),這樣就將整個圖形平均分成了四份,因此,陰影部分可以用 來表示。在圖13中,兩個小的平行四邊形也都平均分成了兩份,只是分法不同,這樣也是將整個圖形平均分成了4份,因此,圖13(即圖7)中陰影部分也可用 來表示。
(圖11) (圖12) (圖13)
這樣,學(xué)生經(jīng)歷了長方形紙的 、平行四邊形的 的探索過程,豐富了分數(shù)概念的意象,在充分感知的基礎(chǔ)上明晰了圖形“平均分”的內(nèi)涵。
在進一步認識分數(shù)時,筆者安排了這樣一道習(xí)題:
多數(shù)學(xué)生這樣表示 :
有一個學(xué)生這樣表示:
盡管該生結(jié)合分數(shù)概念講出了理由,但還是有部分學(xué)生無法理解,認為這不是平均分。
經(jīng)過仔細研究教材,我們發(fā)現(xiàn)這里教材安排的習(xí)題與例題有以下的共同點:1.在表示平均分時,總是從左往右或從上往下進行平均分;2.在用分數(shù)表示時,總是表示左面的部分或上面的部分,也就是按順序表示。
編者為什么如此編排?這樣編排到底給學(xué)生怎樣的心理暗示?造成怎樣的認知影響?
筆者做了個實驗,在做完教材上的習(xí)題1后,呈現(xiàn)圖14,讓學(xué)生說一說能用分數(shù)表示嗎?如果可以,用怎樣的分數(shù)來表示?
(圖14)
不出意料,許多學(xué)生都認為這不可以用分數(shù)來表示,他們認為沒有平均分怎么能用分數(shù)表示呢?筆者動畫演示,將右側(cè)豎著的三個小正方體旋轉(zhuǎn)平放在最上面,變成圖15。
(圖15)
關(guān)鍵詞:比喻 生活實際 概念理解
奧蘇泊爾的先行組織者理論認為,新的概念和原理的學(xué)習(xí)應(yīng)與認知結(jié)構(gòu)中原有的觀念建立合理的聯(lián)系,才能產(chǎn)生有意義的學(xué)習(xí)。教學(xué)中如何喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)情感,把學(xué)生的注意力引導(dǎo)到教學(xué)目標(biāo)的實施上來,使學(xué)生的思維盡快達到最佳水平,能深深的感染和吸引學(xué)生,使教師教得輕松,學(xué)生學(xué)得愉快,學(xué)習(xí)效果良好,是筆者在化學(xué)教學(xué)中經(jīng)常思考的一個問題。
在九年級化學(xué)第三單元《自然界的水》課題2分子原子這一課題中,考慮到對抽象的分子和原子的理解比較難,筆者嘗試通過以下幾種方法,將抽象的概念形象化,讓生活中的現(xiàn)象成為我們分析的對象。
一、借助比喻輕松理解概念
比喻就是打比方,即兩種不同性質(zhì)的事物,彼此間有相似點,便用一種事物來比方另一種事物的一種修辭格。化學(xué)教學(xué)中,采用通俗而貼切的比喻,有效的降低學(xué)生的認知難度,產(chǎn)生化難為易,變抽象為形象的神奇功效[1]。在理解分子和原子的關(guān)系的時候,對化學(xué)變化中分子可以再分,而原子不能再分的理解,采用打比方的說法讓大家感受,在運動會中我們以班級為單位參加開幕式(課堂恰逢學(xué)校秋季運動會),要看到整個班級風(fēng)貌必須是以班級為單位展示,這就是保持班級特色的最小單位,即分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子;班級(分子)是由個人即我們理解的原子組成的,我們以個人參加比賽的時候,個人不能再分了,我們是班級活動中的最小粒子即原子是化學(xué)變化中的最小粒子。整體而言,班級為分子,個人為原子,在活動中分子可分為原子,而原子不能再分,但在醫(yī)生眼里我們還能分嗎?所以原子只是在化學(xué)變化中的最小粒子。通過這個比方,學(xué)生很快理解了分子的可分性,原子的不可分性及原子不可分的相對性,為下一單元原子的結(jié)構(gòu)做好鋪墊??紤]到液化氣壓縮過程是分子間的間隔變小,而不是分子本身被壓縮,筆者嘗試以體操隊形到集合隊形的變化,整個班級占據(jù)的體積的變化為例,理解主要是同學(xué)們之間的間隔變小而不是我們自身的體積在變化即分子被壓縮的過程是分子間的間隔變小而不是分子本身被壓縮。
二、串聯(lián)生活常識加深理解,學(xué)以致用
學(xué)生已有生活經(jīng)驗是新的學(xué)習(xí)的起點,是學(xué)習(xí)之所以發(fā)生的中間環(huán)節(jié),受認知水平和思維能力的制約,學(xué)生有時候并不能自覺地練習(xí)生活中的相關(guān)原型來解釋化學(xué)現(xiàn)象或規(guī)律,此時教師要有針對性地引導(dǎo)學(xué)生進行聯(lián)想和遷移,激活和調(diào)度相關(guān)生活經(jīng)驗來促進學(xué)生對新知的理解與構(gòu)建[2].分子間有間隔,所以液化氣可以壓縮,液化氣泄露是因為分子在不斷的運動。在液化氣泄露的時候我們可以通過往液化氣中添加二甲醚,讓我們感覺到氣體泄露,這正是分子在不斷運動的一種應(yīng)用?!盁o孔不入”也就是對分子之間有間隔的一種詮釋;結(jié)合生活中黃豆中加芝麻的場景,學(xué)生很容易理解分子之間有間隔。通過一節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生基本掌握分子和原子的特征,并能從分子角度分析混合物和純凈物的不同,能嘗試解釋濕衣服晾干、墻內(nèi)開花墻外香,酒香不怕巷子深等生活常見現(xiàn)象了。
三、讓學(xué)生表演活動給課堂提神
在水的電解和水的電離過程中我嘗試著讓老師牽著兩個學(xué)生的手,在受熱的時候跑動加快;在電解的時候撒手跟另外一組同學(xué)重新結(jié)合,在表演中讓學(xué)生感受分子在物理變化和化學(xué)變化中是如何變化的。學(xué)生的課堂氣氛相當(dāng)活躍,每個同學(xué)的精神異常振奮。學(xué)生對從分子角度看物理變化和化學(xué)變化很快就能總結(jié)出規(guī)律,即分子發(fā)生變化的是化學(xué)變化,而分子沒有變化的是物理變化。
四、敢于改進和質(zhì)疑
蒙特梭利在《兒童教育手冊》[3]一書中提到人類在內(nèi)心的最深處,有時刻準備自我展示的靈魂。人教版九年級教材50頁中探究活動的實驗讓學(xué)生感受到分子的運動,課前就有部分學(xué)生到實驗室里體會了這個實驗,但在倒?jié)獍彼臅r候發(fā)現(xiàn)濃氨水的強烈的刺激性氣味,于是想到這個實驗?zāi)芊裨诿荛]體系中進行,學(xué)生們在課外嘗試了很多改進方案,課堂上由兩名代表上臺展示他們的改進成果,這也正是給予學(xué)生自我展示的另外一次機會。
五、通過動畫或者模型直觀了解分子的構(gòu)成及化學(xué)變化的實質(zhì)
分子是由原子構(gòu)成的,在化學(xué)變化中分子可以再分而原子不能再分,通過動畫加深了學(xué)生對分子和原子在化學(xué)變化中的行為的理解。
以上就是分子原子一課在設(shè)計上和教學(xué)過程中的一些做法和體會,借助一些形象的比喻和生活實例,結(jié)合學(xué)生心理特征及學(xué)生的最近發(fā)展區(qū),從學(xué)生的已有生活經(jīng)驗出發(fā),用形象的比喻,使學(xué)生對生活中的化學(xué)現(xiàn)象能逐步解釋,消除生活和化學(xué)的距離感,增強學(xué)生實際應(yīng)用的能力,為后續(xù)概念教學(xué)奠定基礎(chǔ)。
六、傳授知識的同時進行情感態(tài)度價值觀的滲透
在分子的特征的分析的時候,講到水分子質(zhì)量和體積都很小,一滴水中水分子個數(shù)約為1.67×1021個的時候,這個數(shù)用抑揚頓挫的語調(diào)告訴大家的是全國人民日夜不休,以每分鐘數(shù)100個的速度,夠全國人民數(shù)上3萬多年,讓我們想到一滴水中有這么多水分子,自然想到水分子很小,當(dāng)然由一滴水中就有這么多水分子也想到了“滴水之恩,當(dāng)涌泉相報”是有他的自然之理的。
參考文獻:
[1] 繆徐.讓比喻成為學(xué)生輕松學(xué)習(xí)的催化劑.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考[J].2006:22-23.
例1甲、乙兩個隊進行拔河比賽,甲隊勝了,下列說法正確的是
A.甲隊拉乙隊的力大于乙隊拉甲隊的力
B.甲隊拉乙隊的力小于乙隊拉甲隊的力
C.甲隊拉乙隊的力等于乙隊拉甲隊的力
D.條件不足、無法判斷
結(jié)果有56%的學(xué)生選擇了A,認為甲隊勝了,甲隊拉乙隊的力大于乙隊拉甲隊的力,27%的學(xué)生理解了作用力和反作用力后,知道甲隊拉乙隊的力等于乙隊拉甲隊的力,但無法說清楚兩力既然相等,憑什么甲隊會勝.
例2一位同學(xué)的質(zhì)量為50 kg,他用雙手握住一根固定的豎直鐵桿,若勻速上爬他受到的摩擦力大小為N,方向;若勻速下爬他受到的摩擦力大小為N,方向.
大部分的學(xué)生根據(jù)平常爬竹竿的經(jīng)驗得出:往上爬時比較難,所以用的力較大,往下爬時比較容易,所以用的力較小.上面兩個問題學(xué)生都做錯了,或者老師分析正確答案后也不理解,原因是老師講的物理概念和物理規(guī)律與學(xué)生心中的生活經(jīng)驗不相符合,學(xué)生在接受正確的物理概念之前的一段相當(dāng)長的時間里,頭腦里并非一片空白,他們在現(xiàn)實生活中對周圍的事物獲得了一些感性的印象和對事物的直覺認識,久而久之自然得到一些經(jīng)驗.這對學(xué)生來說就產(chǎn)生了學(xué)習(xí)物理知識的前概念.其中有的前概念是正確的,有助于理解和掌握有關(guān)的物理知識;有的則是片面的、錯誤的、反科學(xué)的,正是這些片面的、錯誤的、反科學(xué)的前概念阻礙學(xué)生的思想,使他們不能正確理解物理概念和物理規(guī)律,作為老師就是要找出學(xué)生產(chǎn)生錯誤前概念的原因和如何消除學(xué)生錯誤的前概念對物理概念學(xué)習(xí)的影響.
2前概念的成因
2.1形成于直覺和生活經(jīng)驗
即在正式接受物理教育以前,學(xué)生根據(jù)日常生活經(jīng)驗,在與自然和社會環(huán)境的相互作用過程中形成的對事物和現(xiàn)象的認識,這些認識是以直覺和非科學(xué)推理為依據(jù),大都是片面、幼稚甚至與科學(xué)概念相悖.例如:在日常生活中拔河比賽,認為贏的一方肯定力大,所以得出甲隊拉乙隊的力大于乙隊拉甲隊的力;爬竹竿時向上爬比較困難,所以得出向上需要的摩擦力大于向下所需要的摩擦力.
2.2形成于前學(xué)習(xí)的知識
在學(xué)習(xí)過程中,各學(xué)科的各技能之間,或同一學(xué)科的技能的各個不同部分之間,存在某種程度上的彼此相互影響的現(xiàn)象,這種影響可能是積極的,也可能是消極的.學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)有利于學(xué)習(xí)物理,但從某種意義說也可能阻礙學(xué)習(xí)物理.如:很多學(xué)生認為1 m/s的速度大于-2 m/s的速度,兩個力的合力大于任何一個分力;就物理學(xué)科本身來說,一般前部分的知識學(xué)好了是有利于學(xué)好后部分知識的,但是也有可能前面學(xué)習(xí)的知識阻礙了后面學(xué)習(xí)新知識的情況,例如:液體內(nèi)部的壓強與液體的深度成正比,就得到大氣壓強也與深度成正比;液體內(nèi)部的壓強是由液體的重力產(chǎn)生,所以密閉氣體的壓強也由密閉氣體的重力產(chǎn)生.另外,由于教學(xué)中疏漏或教法的不當(dāng),也會使學(xué)生產(chǎn)生某種錯誤的前概念.如:老師常講光滑的接觸面不考慮摩擦力,是不是光滑的接觸面就沒有摩擦力呢?影響了學(xué)生對摩擦力產(chǎn)生原因的理解;還有平常說的摩擦阻力,可能使學(xué)生錯誤地認為摩擦力一定是阻力,得到摩擦力的方向一定與物體的運動方向相反.靜止的物體速度為零,速度為零的物體就是靜止的.
3如何消除錯誤的前概念對物理教學(xué)的影響
前概念的存在對學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念造成很大的影響,也對教學(xué)產(chǎn)生巨大的阻力.在物理教學(xué)中總是出現(xiàn)這種情況,學(xué)生帶著前概念來到課堂,多數(shù)教師不是考慮如何轉(zhuǎn)變這些概念,而是教條地灌輸一些于學(xué)生來說是深奧的、從來沒有親自感悟的規(guī)律和理論,這些規(guī)律的理論與學(xué)生以前的經(jīng)驗相矛盾,所以只能死記硬背一些公式、概念和定理,物理課留給他們的不過是幾個專業(yè)術(shù)語如“力”、“場”.而我們的有些教師反而一味指責(zé)學(xué)生,把它視為學(xué)生是死讀書、讀死書,不善于動腦思考物理現(xiàn)象的原因,我們應(yīng)該承認前概念是學(xué)生理解事物的一種方式,是學(xué)生通過長期的生活和實踐得到的,反映了學(xué)生對事物的初級認識,因此前概念在學(xué)生頭腦中根深蒂固,生命力極強,光靠在課堂上生搬硬套一些理論是無法改變的,因此,傳統(tǒng)的教學(xué)方式需要改變.
3.1加強實物演示,豐富感性認識,有利于消除錯誤的前概念的影響
中學(xué)生的抽象思維在很大程度上屬于經(jīng)驗型,需要感性經(jīng)驗支持.因此教學(xué)中應(yīng)了解學(xué)生的實際,通過實物演示消除錯誤概念.正確的實驗結(jié)論是最有說服力的,使學(xué)生理解起來更容易.實驗應(yīng)盡可能在教師指導(dǎo)下,讓學(xué)生自己動手去做.實驗前先讓學(xué)生根據(jù)自己的理解預(yù)測實驗結(jié)果,先是定性的,然后是定量的把實驗結(jié)果和自己預(yù)測的結(jié)果對比,使學(xué)生信服物理概念的正確性.比如:在“大氣壓”一節(jié)教學(xué)中,筆者準備一杯水和一張硬紙片,演示前先向?qū)W生提問:用硬紙片蓋住杯口倒過來,紙片會掉下來、水會流出來嗎?大部分學(xué)生根據(jù)日常積累的錯誤“經(jīng)驗”,肯定地回答:“紙片會掉下來、水會流出來”.演示的實驗結(jié)果馬上糾正學(xué)生在認識上的錯誤.如果只是老師解釋說“由于大氣對紙片有壓力作用,紙片不會掉下來、水也不會流出來”,但有的同學(xué)始終持懷疑態(tài)度,通過實驗讓學(xué)生自己得出結(jié)論,情況就大不一樣.
3.2采取“探究式”教學(xué)法
“探究式”教學(xué)法是在批判“注入式”教學(xué)法的過程中發(fā)展起來的,它包含實驗、探究、歸納和討論四個階段.在整個教學(xué)過程中,占重要地位的不是教師的講授,而是學(xué)生的探究,這和傳統(tǒng)教學(xué)方法(講授、驗證、應(yīng)用)是大相徑庭的.這種教學(xué)方法的物理規(guī)律和定理是學(xué)生自己歸納、總結(jié)得到的,當(dāng)這些規(guī)律和定理與以前頭腦中的錯誤經(jīng)驗相悖時,他們會再次實驗、分析、研究,積極主動地消除以前的錯誤前概念.例如:學(xué)生根據(jù)平??吹降摹坝辛Φ臅r候物體運動,沒力作用在物體上時物體靜止”就得到結(jié)論“力是維持物體運動的原因”.筆者上課時設(shè)計了一探究性實驗:用小車分別在光滑的木板上、粗糙的木板上和有棉布的木板上運動,在摩擦力最小的木板上運動最遠,在摩擦力最大的棉布木板上運動最近.學(xué)生自己總結(jié)的結(jié)論是摩擦力越小物體運動越遠,所以物理體運動不需要力來維持.然后教師繼續(xù)啟發(fā)、引導(dǎo)得出物理規(guī)律,力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因.這種教學(xué)方法是學(xué)生自己探究出來的規(guī)律,從而徹底否定了以前錯誤的前概念.
3.3采取“以錯攻錯”教學(xué)法
關(guān)鍵詞:橡膠瀝青;復(fù)合改性;黏度
中圖分類號:U414文獻標(biāo)識碼:A
經(jīng)試驗研究和實踐證明,廢膠粉改性瀝青鋪設(shè)公路,具有延長路面使用壽命、減薄路面厚度、降噪、延緩反射裂縫、提高路面的抗滑性和耐磨性、提高行車舒適性等諸多優(yōu)點[1]。但是,由于其材料特性,橡膠瀝青易離析,存儲穩(wěn)定性差,很難有效控制[2]。
本文通過在橡膠瀝青加工過程中摻加一定比例的添加劑,通過復(fù)合改性橡膠瀝青黏度歷時特征,對普通橡膠瀝青與改性后的橡膠瀝青的技術(shù)性能進行了比較和分析。
1 瀝青黏度試驗方法
粘度是瀝青的力學(xué)指標(biāo),是表征瀝青材料粘滯性的一種性能參數(shù),反映了瀝青在發(fā)生流動時其內(nèi)部分子間摩擦阻力的大小[3]。粘度的大小也反映了瀝青抵抗流動的能力,粘度越大,瀝青路面抗車轍的能力就越強??梢?,粘度是評價瀝青高溫性能的重要指標(biāo)[4]。
旋轉(zhuǎn)法測量粘度也稱為布氏粘度,它是美國Brookfield公司最早研制的。自從美國SHRP戰(zhàn)略公路研究計劃推出采用布洛克菲爾德(Brookfield)粘度計方法(ASTM D4402)測定施工溫度的粘度后,各國道路界對此十分重視。這種方法可直接測得動力粘度,且具有測量精度高、操作方便簡單的優(yōu)勢[5]。
本文采用布洛克菲爾德粘度計(Brookfield)旋轉(zhuǎn)法測定瀝青在180℃溫度下的表觀黏度,以帕斯卡秒(Pa﹒s)計。
同一試樣至少平行試驗兩次,兩次測定結(jié)果滿足重復(fù)性誤差要求時取平均值作為最終試驗結(jié)果。重復(fù)性試驗的允許差為平均值的3.5%,復(fù)現(xiàn)性試驗的允許差為平均值的14.5%。
2 復(fù)合改性橡膠瀝青的制備
目前橡膠瀝青應(yīng)用于路面的方法主要有干法和濕法兩種。
干法:將橡膠粉直接加入到烘干的集料中,然后噴入熱瀝青將其熱拌成橡膠瀝青混合料。這種方法工藝簡單,費用較低,但是采用這種方法鋪筑的試驗路性能不穩(wěn)定,并且改性效果難以檢測,只能通過瀝青混合料的性能來體現(xiàn),所以實際中較少采用此法。
濕法:將橡膠粉與瀝青膠結(jié)料混合均勻形成橡膠改性瀝青,然后把橡膠改性瀝青與集料拌合均勻制成瀝青混合料應(yīng)用到路面中。這種方法可以讓橡膠粉與基質(zhì)瀝青在高溫下充分反應(yīng),提高瀝青的各項性能,應(yīng)優(yōu)先選用此法。
本試驗復(fù)合改性橡膠瀝青的制備采用濕法工藝,試驗設(shè)備選擇BME 100L 型高速剪切混合乳化機,基質(zhì)瀝青選擇遼河90#基質(zhì)瀝青,試樣中采用的橡膠粉為蘭派公司40目橡膠粉。
試驗溫度控制在180℃,制備普通橡膠瀝青、三種加入不同添加劑的復(fù)合改性橡膠瀝青,分別命名為1號、2號、3號、4號試樣。其中,1號試樣的材料構(gòu)成為:橡膠粉、基質(zhì)瀝青,2號試樣的材料構(gòu)成為:SBS、橡膠粉、基質(zhì)瀝青,3號試樣的材料構(gòu)成為:PE、橡膠粉、基質(zhì)瀝青,4號試樣的材料構(gòu)成為:TLA(湖瀝青)、橡膠粉、基質(zhì)瀝青。
從試樣制備完成時刻起,分別對4種試樣按一定時間間隔進行試樣的180℃的旋轉(zhuǎn)黏度試驗。
3 旋轉(zhuǎn)黏度試驗結(jié)果與分析
根據(jù)4種試樣的180℃的旋轉(zhuǎn)黏度試驗結(jié)果,繪制試樣的旋轉(zhuǎn)黏度與時間的關(guān)系曲線,如圖2.1所示。
1號試樣2號試樣
3號試樣4號試樣
圖2.1 旋轉(zhuǎn)黏度與時間關(guān)系曲線
由圖2.1看出,1號試樣的180℃的旋轉(zhuǎn)黏度隨時間呈逐漸降低的趨勢,到達一定時間后趨于平穩(wěn),而2號、3號、4號試樣的黏度在初期均有一個躍升的階段,達到一個峰值后才開始逐漸下降,到達一定時間后也趨于平穩(wěn)。由此可見,加入添加劑之后的復(fù)合改性橡膠瀝青相比較普通橡膠瀝青而言,其黏度值有了一個先高后低、先升后降的過程。這就達到了控制黏度、延后橡膠瀝青離析時間的效果。
我們對4種試樣180℃的旋轉(zhuǎn)黏度值介于2.0Pa.s到4.0Pa.s[6]所持續(xù)的時間進行了統(tǒng)計比較,如圖2.2所示。很明顯,加入添加劑之后的復(fù)合改性橡膠瀝青黏度達到要求所持續(xù)的時間比普通橡膠瀝青更長,穩(wěn)定性更好,這就可以讓我們在更長的時間范圍內(nèi)存儲并使用它。
圖2.2 旋轉(zhuǎn)黏度值介于2.0Pa.s到4.0Pa.s所持續(xù)的時間
4 結(jié)論
制作的加入添加劑的復(fù)合改性橡膠瀝青,技術(shù)性能提高,其黏度指標(biāo)明顯好于普通橡膠瀝青,黏度達到要求所持續(xù)的時間比普通橡膠瀝青更長,存儲穩(wěn)定性增強,使得我們可以在更長的時間范圍內(nèi)存儲使用。
參考文獻
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