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交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SBS改性瀝青改性劑含量測試方法 紅外光譜法》解讀
一、制定背景
SBS改性瀝青具有優(yōu)良的高、低溫路用性能，在我國高等級路面工程中得到了普遍應(yīng)用。SBS改性瀝青的性能與質(zhì)量受到SBS改性劑摻量的直接影響，交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中雖有檢測瀝青性能的方法，但沒有直接檢測改性瀝青中SBS摻量的方法，瀝青性能試驗(yàn)如三大指標(biāo)耗時(shí)較長，使得成品改性瀝青在實(shí)際生產(chǎn)中，沒有很好的能夠快速判別SBS改性瀝青質(zhì)量的手段。
近年來，市場上出現(xiàn)了多種SBS瀝青改性劑含量測定技術(shù)，但精度和準(zhǔn)確性參差不齊，復(fù)現(xiàn)性和適用性也有待研究，使用者和管理者沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來遵循或評判。本標(biāo)準(zhǔn)的制定實(shí)施，為SBS改性瀝青的產(chǎn)品檢驗(yàn)提供了標(biāo)準(zhǔn)化的改性劑含量測試方法，有利于規(guī)范SBS改性瀝青市場，保障SBS改性瀝青質(zhì)量，對創(chuàng)建良好的社會、經(jīng)濟(jì)效益起到積極作用。
二、標(biāo)準(zhǔn)的定位和作用
本標(biāo)準(zhǔn)為交通運(yùn)輸行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了紅外光譜法測試SBS改性瀝青改性劑含量方法的原理、儀器設(shè)備與材料、標(biāo)準(zhǔn)樣品制備、試驗(yàn)準(zhǔn)備、測試步驟等要求。用于指導(dǎo)和規(guī)范SBS改性瀝青改性劑含量測試方法的使用，能夠有效保障路面工程建設(shè)中的原材料質(zhì)量，提升路面工程建設(shè)品質(zhì)。
三、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容
(一)原理
主要說明了本標(biāo)準(zhǔn)使用紅外光譜法對改性瀝青中SBS含量進(jìn)行定性分析的理論基礎(chǔ)。根據(jù)朗伯比爾(Lamber-Beer)定律的物理意義，當(dāng)一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時(shí)，其吸光度與吸光物質(zhì)的濃度成正比，正是由于這一特點(diǎn)，本標(biāo)準(zhǔn)將其利用到改性瀝青中SBS改性劑含量的測定。在改性瀝青紅外光譜圖中，SBS與基質(zhì)瀝青依然保持各自的特征峰位置，吸光度為二者的疊加。通過分析改性瀝青試樣的紅外光譜圖，找出代表SBS改性劑的特征峰，根據(jù)其強(qiáng)度值，便可以對其含量進(jìn)行定量分析。
(二)儀器設(shè)備與材料要求
該部分主要明確了對改性瀝青SBS含量測定的各種試驗(yàn)儀器的數(shù)量規(guī)格參數(shù)與材料要求，其目的在于試驗(yàn)前試驗(yàn)人員能夠?qū)υ囼?yàn)進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，試驗(yàn)中能夠清楚各種儀器的使用規(guī)則及要求。
1.儀器設(shè)備要求
(1)測試中需要配置兩臺不同精度的電子天平。其中，一臺分度值不大于0.1g的電子天平，用于稱取瀝青質(zhì)量，一臺分度值不大于0.001g的電子天平，用于稱取SBS改性劑及其他添加劑質(zhì)量。
(2)配置一臺裝有溫度控制調(diào)節(jié)器的烘箱，用于瀝青的加熱熔融。SBS改性瀝青加熱溫度為(170±5)℃，要求烘箱控溫范圍為25℃～200℃。
(3)SBS含量測定儀器，其組成及讀取特征吸收峰面積的功能應(yīng)符合JT/T 1177《改性瀝青 SBS含量測定儀》的要求。
(4)瀝青盛樣容器要求為可加熱的、密封帶蓋的廣口金屬容器(如罐、桶等)，用于盛裝不同SBS含量的改性瀝青標(biāo)樣，因制備SBS改性瀝青標(biāo)樣不少于5組，要求瀝青盛樣容器配置不少于5個(gè)。
(5)瑪瑙研缽、研磨棒、壓片機(jī)、模具、紅外干燥燈，主要用于載體片的制作；加熱套、小電爐、鑷子、涂抹棒，主要用于測試過程將樣品涂抹于載體片上。載體片的制作及瀝青樣品涂抹需全程使用紅外干燥燈。
2.材料要求
(1)溴化鉀純度需達(dá)到光譜純級別，由于溴化鉀易受潮，在使用過程中應(yīng)保持干燥狀態(tài)。
(2)載體片是由溴化鉀粉末壓制而成，用作均勻刮涂改性瀝青樣本的載體。
(3)基質(zhì)瀝青、SBS改性劑及其他添加劑，為制作標(biāo)準(zhǔn)樣品的原料，應(yīng)與待測試改性瀝青試樣保持一致。
(四)標(biāo)準(zhǔn)樣品制備
準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)樣品制備是保證含量測定結(jié)果準(zhǔn)確的必要條件，該部分詳細(xì)說明了標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備方法與具體步驟，需注意應(yīng)嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)加熱溫度、剪切和攪拌時(shí)間，規(guī)范操作各個(gè)環(huán)節(jié)，確保制備出合格的標(biāo)準(zhǔn)樣品。該部分同時(shí)給出了標(biāo)準(zhǔn)樣品中SBS含量的計(jì)算公式，通過制樣過程測得的基質(zhì)瀝青、SBS改性劑、其他添加劑質(zhì)量，代入該公式即可計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)樣品中的SBS含量比例。
(五)試驗(yàn)準(zhǔn)備
該部分詳細(xì)說明了試驗(yàn)測試前的一系列準(zhǔn)備工作，具體包括：
(1)標(biāo)準(zhǔn)樣品的加熱熔融。測試前需要提前將標(biāo)準(zhǔn)樣品放入恒溫烘箱中加熱，烘箱溫度控制在(170±5)℃，加熱至標(biāo)準(zhǔn)樣品呈均勻流動、粘稠液體狀。
(2)載體片的制備。采用壓片機(jī)將光譜純溴化鉀粉體壓制成厚度均勻、光潔透明的載體片備用,溴化鉀粉末用量約150mg，為避免溴化鉀受潮，操作過程中需采用紅外干燥燈加熱。
(3)SBS含量測試儀器操作條件的設(shè)置。測試前啟動儀器待用，并設(shè)定操作條件如下：波數(shù)范圍(400～4000)cm-1；分辨率8cm-1；掃描次數(shù)64～128次。
(六)測定步驟
該部分詳細(xì)說明了標(biāo)準(zhǔn)樣品及待測樣品的測試步驟、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的建立，是測定方法中最為核心的內(nèi)容。該部分說明了如何通過標(biāo)準(zhǔn)工作曲線得出單個(gè)平行試樣的SBS含量值，給出了測試結(jié)果的計(jì)算處理方法，并指出了為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)中對樣品進(jìn)行平行測定的要求。
需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)樣品測試前應(yīng)先采集空白溴化鉀載體片背景，然后在載體片上涂抹標(biāo)準(zhǔn)樣品，進(jìn)行樣品紅外光譜測試，樣品涂抹厚度應(yīng)控制在0.1～0.5mm，冷卻至室溫后再測試；特征峰面積應(yīng)在基線校正后采用積分算法計(jì)算得到，確保準(zhǔn)確獲取每個(gè)樣品的特征峰面積值；標(biāo)準(zhǔn)工作曲線以標(biāo)準(zhǔn)樣品的SBS含量為橫坐標(biāo)，以特征峰峰面積比SA/(SA+ SB)為縱坐標(biāo)繪制，采用峰面積比的方式可以消除人為涂抹瀝青膜厚度不一對測試結(jié)果的影響，從而提高測試結(jié)果的穩(wěn)定性。
(全國交通工程(設(shè)施)公路標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會供稿，文稿編撰鐘科、孫明志)
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