DB36∕T 1131-2019 改性沥青中SBS、SBR类改性剂含量测定 红外光谱法(江西省).pdf

ICS 93.080.20 R 18 DB36 江西省地方标准 DB 36/T 11312019 改性沥青中 SBS、SBR 类改性剂含量测定 红外光谱法 Standard test method for SBS and SBR content of modified asphalt-FTIR Method 2019-07-03 发布 2020-01-01 实施 江西省市场监督管理局 发 布 DB36/T2019 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 原理.2 5 仪具及材料要求.2 6 改性沥青标准样品的制作与测试.3 7 改性沥青试验样品测试.5 8 改性剂含量分析.6 9 精密度.6 10 检测委托.6 11 检测记录.6 12 检测报告.6 附录 A（资料性附录）检测委托单样式.7 附录 B（资料性附录）检测原始记录表样式.8 附录 C（资料性附录）检测报告样式.10 DB36/T 11312019 II 前 言 本标准依据GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由江西省交通运输厅提出并归口。本标准起草单位：江西省交通建设工程质量监督管理局，江西省交通科学研究院。主要起草人：彭东领、朱木锋、俞喜兰、李强、王超、吴幸华、朱耀庭、尹华杰、王新武、邹涛、彭水根、刘吉睿、张恺、刘栋、陶敬林。DB36/T2019 1 改性沥青中 SBS、SBR 类改性剂含量测定 红外光谱法 1 范围 本标准规定了红外光谱法测定改性沥青中SBS、SBR类改性剂含量的术语和定义、原理、仪具及材料要求、改性沥青标准样品的制作与测试、改性沥青试验样品测试、改性剂含量分析、精密度、检测委托、检测记录和检测报告。本标准适用于公路建设中改性沥青SBS、SBR类改性剂含量的测定。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 6040 红外光谱分析方法通则 GB/T 14666 分析化学术语 GB/T 32198 红外光谱定量分析技术通则 GB/T 32199 红外光谱定性分析技术通则 JTG E20 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 3 术语和定义 GB/T 6040、GB/T 14666、GB/T 32198、GB/T 32199界定的，以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 基质沥青 base asphalt 公路建设中，用于生产改性沥青的基础沥青，一般为石油沥青。3.2 SBS styrene-butadiene-styrene block copolymer 苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物，一种热塑性弹性体。3.3 SBR styrene-butadiene rubber 苯乙烯丁二烯橡胶，一种由丁二烯和苯乙烯共聚而得的分子组成排列无规则的橡胶弹性体。3.4 ATR 法 attenuated total reflection method DB36/T 11312019 2 衰减全反射红外光谱测试方法，通过样品表面的反射信号获得样品表层成分的结构信息，利用红外光谱仪ATR附件进行试验。3.5 溶液透射法 fourier transform infrared spectroscopy transmission method 通过样品表面的反射信号获得样品表层成分的结构信息，将样品溶解在有机溶剂中形成均质溶液，再将溶液滴加在红外透射性材料（如溴化钾）窗片上，待溶剂挥发后形成样品薄膜，进而利用红外光谱仪透射附件进行试验。4 原理 红外光谱法的定性分析原理为物质分子结构的不同振动形式对红外光的选择性吸收。定量分析基于Lambert-Beer定律，即物质特征官能团在特定波长（波数）处的红外吸收强度与其浓度成正比。本方法选取的改性沥青定性定量分析的红外光谱图中特征峰为 966 cm-1峰（对应改性沥青体系中SBS、SBR类改性剂分子所独有的反式双取代C=C基团上碳氢键的面外变形振动）和1377cm-1峰（对应改性沥青体系基质沥青分子所独有的CH3基团上C-H的弯曲变形振动）。制作特定的不同改性剂含量的若干改性沥青标准样品，分别测量特征吸收峰面积（A966和A1377），并计算两处峰面积的比值（R），以比值（R）与改性剂含量建立线性标准曲线。通过对待测改性沥青试样进行红外光谱检测、两处特征峰面积测量以及比值（R）的计算，对照标准曲线，确定试样中改性剂的含量。5 仪具及材料要求 5.1 一般规定 5.1.1 傅里叶变换红外光谱仪分辨率不低于 0.5cm-1，波数范围覆盖 4000cm-1400cm-1，噪音峰值小于1 10-5Abs。5.1.2 傅里叶变换红外光谱仪工作环境为温度 25 3、湿度不大于 65%。应在仪器性能和实验条件能够重复的状态下操作仪器，包括仪器预热时间、标样和试样温度的平衡，以及仪器性能校准的重现性等。5.1.3 傅里叶变换红外光谱仪、天平、恒温烘箱、温度计等仪具应经国家计量部门标定合格并在有效期内。5.1.4 高速剪切设备：不锈钢工作头，转速可任意调节，最大转速不小于 10000rpm，带电热套。5.1.5 盛样容器：可加热的、密封带盖的广口金属容器，容量 100mL、1000mL 各 5 个以上，用于改性沥青样品制作。5.1.6 恒温烘箱：加热温度为室温250，精度 1。5.1.7 天平：最大称量 200g，精度 0.0001g，1 台；最大称量 1000g，精度 0.1g，1 台。5.1.8 温度计：测温范围 0300，分度值 1。5.1.9 量筒：25mL。5.1.10 过滤装置：漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯（25mL，5 个以上）。5.2 溶液透射法 5.2.1 傅里叶变换红外光谱仪应附有透射附件。5.2.2 溴化钾：光谱纯晶体片。DB36/T2019 3 5.2.3 溶剂：四氢呋喃，纯度为分析纯。注：溶剂应为可充分溶解改性沥青形成溶液，易挥发且不对实验产生干扰的溶剂，四氢呋喃被认为是一种较合适的溶剂，而其他的有效性经证实的溶剂也可以被使用，如二硫化碳等。5.2.4 其他：滴管，红外干燥灯，密封带盖的玻璃瓶（容量 20mL，5 个以上）。5.3 ATR 法 5.3.1 傅里叶变换红外光谱仪应附有 ATR 附件。5.3.2 溶剂：四氢呋喃，纯度为分析纯。注：溶剂应为可充分溶解改性沥青形成溶液，易挥发且不对实验产生干扰的溶剂，四氢呋喃被认为是一种较合适的溶剂，而其他的有效性经证实的溶剂也可以被使用，如二硫化碳等。5.3.3 其他：小钢勺，蜡纸、锡箔或其他与改性沥青无相互反应的衬纸。6 改性沥青标准样品的制作与测试 6.1 原料采集 标样所用原料需与实际生产中改性沥青所用原料的种类、型号、来源完全一致。若生产所用原料发生变化，应重新采样并进行标准曲线的测算。沥青取样方法参照JTG E20中T0601沥青取样法。6.2 标样制作 6.2.1 改性剂含量计算 标样中的改性剂含量可按式（1）计算：.(1)式中：Cmod标样中SBS或SBR含量，%；mmod标样中SBS或SBR质量，g；mbit标样中基质沥青质量，g；madd标样中其他添加剂质量，g。6.2.2 标样制作流程 应制作5组或以上不同改性剂含量的标样，且应覆盖送检改性沥青中的改性剂含量，标样制作流程如下：a)在容器中盛入精确称量好的基质沥青 500.0g（精确至 0.1g），用电热套加热并保持温度在180185；b)添加 SBS 或 SBR 改性剂（精确至 0.0001 g），使用高速搅拌机以 3000rpm5000rpm 的速率剪切 40min60min；c)盖上容器盖子后，放入 170180烘箱内发育 1h2h，即得到改性沥青标样。注：应制作5组或以上不同改性剂含量的标样，且应覆盖送检改性沥青中的改性剂含量。例如，当所需检测改性沥青改性剂含量为4.5%左右时，标样改性剂含量宜选择3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%或2%、3%、4%、5%、6%等。DB36/T 11312019 4 6.3 标样测试 6.3.1 标样处理 标样处理方法如下：a)溶液透射法 1)将制得的改性沥青标样趁热称取 1.0g 0.1g 至带盖小玻璃瓶中；2)待温度降至室温后，加入四氢呋喃 10mL，旋紧盖子后震荡至无明显块状物，再静置 1h 以上。b)ATR 法:将制得的改性沥青标样趁热取少量均匀涂抹在锡箔或其他衬纸上，厚度宜不小于 0.1 cm，自然冷却后得到待检样品。6.3.2 标样检测 标样检测方法如下：a)溶液透射法 1)用滴管从固定高度（如 10cm）滴加改性沥青标样溶液至溴化钾片表面，溶液散发开后呈均匀的黑褐色，等待足够长时间至溶剂完全挥发得到标样薄膜（可在红外灯下加热）；2)依照红外光谱仪透射测试方法，在测量背景光谱后，将覆盖标样薄膜的溴化钾片放入样品仓内进行检测，得到以吸光度 A 为纵坐标、波数为横坐标的光谱曲线。b)ATR 法 1)按红外光谱仪 ATR 测试方法，先测量背景光谱；2)将标样压在 ATR 晶体上，二者紧密接触后进行检测。得到以吸光度 A 为纵坐标、波数为横坐标的光谱曲线。c)利用红外光谱处理软件，测量溶液透射法或 ATR 法所获得的光谱曲线中 966 cm-1处吸收峰和1377 cm-1处吸收峰的峰面积，按式（2）计算R值：.(2)式中：R966 cm-1、1377 cm-1处吸收峰峰面积比值，精确到0.001；A966966 cm-1处吸收峰的峰面积；A13771377 cm-1处吸收峰的峰面积。6.3.3 标准 R 值计算 溶液透射法或ATR法均按式（3）计算Rs。.(3)式中：Rs标准R值，即标样经平行检测得到R的算术平均值；Ri第i次检测标样得到的R值；DB36/T2019 5 平行检测次数，n不小于5。Ri与Rs间相对偏差不大于5%，若超过5%，应重新进行测试。6.4 标准曲线绘制 以改性剂含量Cmod为横坐标，以相应的吸光度比值Rs为纵坐标，绘制出各标样的坐标点，经过线性回归分析得到标准曲线。回归分析中相关系数应大于0.99，若不满足应重新进行测试。7 改性沥青试验样品测试 7.1 试样处理 7.1.1 不溶物含量测定 不溶物含量测定方法如下：a)将送检的改性沥青试样在恒温烘箱中加热至 140160，标样呈均匀流动、粘稠液体状时，称取 1.0g（记为 ma，精确至 0.0001g）至带盖玻璃瓶中；b)待温度降至室温后，加入四氢呋喃 10mL，旋紧盖子后震荡至无明显块状物，然后静置 1h 以上；c)将上述溶液用滤纸过滤，并用四氢呋喃洗至最终渗出滤液为无色，滤液用于下一步测试；d)收集不溶物，在 80下干燥 5h，并称量不溶物质量 mb（精确至 0.0001g）；e)按式（4）计算不溶物含量。.(4)式中：Cb试样中不溶物含量，%；ma试样质量，g；mb试样中不溶物质量，g。7.1.2 溶液透射法 收集7.1.1中滤液，在60下搅拌至溶剂完全挥发。待溶质自然冷却后，按每克溶质加入10 mL溶剂的比例重新配置改性沥青溶液。注：滤液在60 下加热搅拌后所得溶质连续两次称重之差（每次间隔30 min）小于0.2mg时，可视为溶剂完全挥发。7.1.3 ATR 法 收集7.1.1中滤液，在60下搅拌至溶剂完全挥发，所得溶质加热后取适量均匀涂抹在锡箔或其他衬纸上，厚度宜不小于0.1cm，自然冷却后得到改性沥青试样。注：滤液在60下加热搅拌后所得溶质连续两次称重之差（每次间隔30 min）小于0.2 mg时，可视为溶剂完全挥发。7.2 试样检测 按照6.3.2所述方法，对试样进行检测，并按式（2）计算R值。7.3 平均 R 值计算 DB36/T 11312019 6 溶液透射法或ATR法均按式（5）计算。.(5)式中：Rm平均R值，即试样经平行检测得到R的算术平均值；Rj第j次检测试样得到的R值；n 平行检测次数，n不小于5；Rj与Rm间相对偏差不大于5%，若超过5%，应重新进行测试。7.4 校正 R 值计算 对试样平均R值按式（6）进行校正，得到校正值Ra。.(6)式中：Ra试样的校正R值；Rm试样的平均R值；Cb试样中不溶物含量，%。8 改性剂含量分析 按照所选定的溶液透射法或ATR法对改性沥青试样进行检测并校正后，可获得相应的Ra值。将试样Ra与相应标准曲线比对，通过内插计算即可得到试样中改性剂的含量。9 精密度 在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对误差应不超过5%。注：本标准提出在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对误差应不超过5%，这是严格按照本标准执行的检测所能实现的误差水平。10 检测委托 检测委托单宜按附录A填写。11 检测记录 对标样的制作和测试、试样的测试宜按附录B记录。12 检测报告 检测报告宜按附录C编制。DB36/T2019 7 A A 附 录 A（资料性附录）检测委托单样式 A.1 检测委托单样式 见表A.1。表A.1 检测委托单样式 检测委托单 编号 试样名称 试样数量 委托日期 委托单位 项目名称 取样人 取样地点 取样日期 送样人 手机 电话 联系地址 检测项目及要求 试样信息 基质沥青 厂家/型号 改性剂 厂家/型号 含量 稳定剂 厂家/型号 含量 其他添加剂 名称 含量 名称 含量 名称 含量 标样信息 提供制样原材料 基质沥青 改性剂 稳定剂 其他添加剂 委托方提供标样 不同改性剂含量的标样应不少于 5 个 试样保存条件 保存期限 检测后试样处理 由检方处理 由委托方带走 其他 取样人签字 报告领取方式 委托方自取 邮寄 其他 去报告人签字 备注 DB36/T 11312019 8 B B 附 录 B（资料性附录）检测原始记录表样式 B.1 检测原始记录表样式 见表B.1。表B.1 标样检测原始记录表样式 检测单位 标样检测原始记录 第 页，共 页 检测记录编号 标样名称 标样编号 标样信息 基质沥青厂家/型号 改性剂厂家/型号 稳定剂厂家/型号 其他添加剂厂家/型号/含量 收样日期 检测日期 检测仪器 检测依据 环境条件 原始记录（包括标样制作、检测、数值计算、谱图绘制分析等，可另附页）检测人 校核人 检测日期 校核日期 DB36/T2019 9 B.2 试验检测原始记录表样式 见表B.2.表B.2 试验检测原始记录表样式 检测单位 标样检测原始记录 第 页，共 页 检测记录编号 试样名称 试样编号 试样数量 试验外观 检测要求 收样日期 检测日期 检测仪器 检测依据 环境条件 原始记录（包括标样制作、检测、数值计算、谱图绘制分析、改性剂含量确定等，可另附页）检测人 校核人 检测日期 校核日期 DB36/T 11312019 10 C C 附 录 C（资料性附录）检测报告样式 C.1 检测报告样式 见表C.1。表C.1 检测报告样式 检测报告 报告编号：试样名称：委托单位：检测类别：检测单位 DB36/T2019 11 表 C.1 检测报告样式（续）报告编号：第 页，共 页 委托单位 工程/项目部名称 试样编号 试样名称 试样数量 检测项目 检测依据 检测仪器 收样日期 检测日期 分析检测结果 经检测，改试样的改性剂含量为%（盖章）签发日期：年 月 日 检测环境 温度：湿度：说明：1、本报告任何涂改增删无效，复印件未加盖检测单位印章无效；2、试样及检测委托单信息由委托单位提供，检测单位不负责其真伪；检测结果仅对来样负责；3、若对报告有异议，请于报告发出之日起 15 日内提出，逾期不予受理。DB36/T 11312019 12 表 C.1 检测报告样式（续）报告编号：第 页，共 页 试样编号 检测项目 检测结果 备注 附 1：试样红外光谱图 附 2：标准曲线比对图 试验：编写：校核：审核：_