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    傅立葉變換紅外光譜法測定改性瀝青中SBS改性劑含量

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    內容節點
    概述
    實驗/設備條件
    樣品提取
    實驗/操作方法
    實驗結果/結論
    儀器/耗材清單

    【概述】

    公路建設和養護對改性瀝青的需求量上升,瀝青改性技術也得到了日新月異的發展。

    SBS改性瀝青是目前公路工程中用量最大的改性瀝青品種,SBS的摻入,提高了瀝青的高低溫性能和彈性恢復性能。然而只有當基質瀝青中SBS的摻入量達到合適的比例時,才能形成彈性穩定體系,發揮最 好的路用性能,SBS的含量對SBS改性瀝青的路用性能起著決定性影響。2019年交通運輸部發布的最新一版《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中,改性瀝青中SBS含量檢測成為強檢項目,傅立葉變換紅外光譜法是唯一檢測方法。

    北分瑞利行業解決方案

    目前傅立葉變換紅外光譜法用于改性瀝青中SBS含量檢測時常用的測樣方法如ATR法和窗片法,看似簡單,實際上由于光程不固定等因素導致測試的重復性較差,對一線操作人員要求極高。而各個標準中都規定了多次測量的相對誤差要控制在5%,這就使得一線操作人員在實際運用傅立葉變換紅外光譜法進行改性瀝青中SBS含量分析時經常需要反復重復測試,耗時耗力。本方案使用光程固定的液體池進行測樣,方法重復性好、誤差小,配合專用的瀝青分析軟件,能夠實現改性瀝青中SBS含量的快速、準確測量。

    標準依據及測試原理

    標準依據

    DB36/T 1131-2019 改性瀝青中SBS、SBR類改性劑含量測定 紅外光譜法

    DB33/T 989-2015 改性瀝青中SBS含量的測定 紅外光譜法

    JT/T 1177-2017 改性瀝青SBS含量測定儀

    JTG E20-2019 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程

    測試原理

    根據Lambert-Beer定律,利用待測物質特征官能團在特定波長(波數)處的紅外吸收強度與物質濃度的正比關系,進行改性瀝青中SBS含量測定。選取改性瀝青紅外光譜圖中966cm-1處的C=C基團上碳氫鍵彎曲振動特征吸收峰(來源于SBS),和1377cm-1處的CH3基團上碳氫鍵彎曲振動特征吸收峰(來源于基質瀝青),作為SBS含量測定的特征吸收峰。分別測量特征吸收峰面積(S966和S1377),計算兩峰面積的比值(A),以比值(A)與SBS含量建立線性標準曲線。通過對待測改性瀝青試樣進行紅外光譜檢測、兩特征峰面積測量以及比值(A)的計算,對照標準曲線,確定試樣中SBS的含量。

    儀器設備與測試條件

    儀器設備

    20210413-376313586.png

    20210413-1443456871.jpg



    名稱

    規格型號

    No.1


    主機

    WQF-530傅立葉變換紅外光譜儀

    No.2


    主機

    WQF-1910

    便攜式傅立葉變換紅外光譜儀

    No.3


    軟件

    MainFTOS Suite采集軟件+

    傅立葉變換紅外瀝青測量系統

    No.4


    附件

    KBr液體池


    耗材試劑

    分析純四氯化碳、不同SBS含量改性瀝青標樣。

    image.png

    測試條件

    波長范圍4000~400cm-1;分辨率4cm-1;掃描次數16次。

    測試結果

    A值計算

    圖 1 瀝青專用軟件計算A值示例圖

    圖 1 瀝青專用軟件計算A值示例圖.jpg

    測試光譜數據直接導入傅立葉變換紅外瀝青測量系統專用軟件自動計算A值,避免了繁瑣的手工計算。

    標曲建立

    圖 2 瀝青專用軟件建立標曲示例圖

    圖 2 瀝青專用軟件建立標曲示例圖.jpg

    傅立葉變換紅外瀝青測量系統專用軟件具有自建標曲、未知樣檢測、報告輸出和打印等功能,極大的提升了用戶的工作效率。

    實驗結論

    本方案使用固定光程液體池配合實驗室/便攜式傅立葉變換紅外光譜儀進行改性瀝青中SBS含量測定,方法重復性好,大大降低了一線操作人員的實操難度,節省了客戶的人力成本;傅立葉變換紅外瀝青測量系統專用軟件將A值計算、標曲建立和未知樣檢測等需要大量手工計算的工作全部自動化,避免了繁瑣地手動計算過程,提高了客戶的效率;所建標曲擬合度達到0.99以上,滿足相關標準要求。

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