基于FTIR法的改性沥青SBS掺量检测方法研究

基于傅里叶变换红外光谱法(FTIR),对基质沥青、SBS及SBS改性沥青进行了透射光谱试验分析。研究结果表明:改性沥青红外光谱图中966 cm~(-1)处和810 cm~(-1)处的特征吸收峰可用于SBS掺量的定量分析,改性沥青中SBS掺量与A_(966)/A_(810)(966 cm~(-1)处与810 cm~(-1)处特征吸收峰面积比)存在明显的线性相关,相关系数可达0.995以上。提出的检测方法能够快速、准确地测定SBS改性沥青中改性剂掺量,从而达到检测、监控工程材料质量的目的。     

红外光谱法定量分析SBS改性沥青的方法研究

SBS掺量是控制改性沥青质量、保证改性沥青路面路用性能的关键指标,现阶段迫切需要形成一种快速、高精度的量化检测方法。文中通过对基质沥青、SBS改性剂和SBS改性沥青红外光谱图的分析,得出966cm~(-1)是SBS结构中反式丁二烯的特征峰,可作为SBS定量检测的特征参数;1 377cm~(-1)是基质沥青特有的吸收峰,可作为标准使用;利用朗伯-比尔定律测量SBS改性沥青光谱图的特征峰,建立了A966/A1377评价指标,通过5种不同SBS掺量试验结果的线性回归分析,形成了SBS含量的检测方法,精度分析显示其相对误差较小,精确度可达1%以上。     

基于红外光谱的改性沥青SBS含量检测的可靠性分析

目前SBS改性沥青的质量控制主要是通过对改性沥青的常规指标的检测结果进行评价。影响改性沥青的性能的关键因素之一是SBS改性剂含量。目前,改性沥青中SBS含量的检测方法便捷、有效的方法是红外光谱法。但是红外光谱法易受样品制备方式、样品浓度和环境的影响,尤其是在定量分析中采用的制样方式各不相同,这使得现有的试验结果之间无法比对分析,相互没有参考性。鉴于此,本文通过试样制备方式对红外光谱SBS含量检测的影响,得出适用于红外光谱的制样方法 -涂抹法和ATR法的标准制样方式,以消除不利因素对检测结果的影响,便于红外光谱沥青质量控制方法的推广运用。     

基于FTIR衰减全反射法的SBS含量快速测试方法研究

SBS改性沥青因可显著提高沥青路面的使用性能从而得以大范围推广应用。工厂化改性方式使得SBS改性沥青生产与使用环节分离,改性沥青SBS含量及质量监控成为难点。基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)衰减全反射法提出一种SBS含量快速检测方法,该方法采用点滴法成型沥青试样,应用衰减全反射ATR附件采集试样的红外光谱,以(C_(SBS),A_(966)/A_(1377))集合经线性拟合得到标准曲线计算未知样的SBS含量。与规范JTG E20-2019 T 0673方法相比,该方法具有制样简单、测试时间短和结果精准等特点,可用于施工项目现场的SBS含量快速检测。     

SBS改性沥青改性剂含量测定方法研究

为解决SBS沥青改性剂添加含量的质量控制问题,采用红外光谱仪对SBS改性剂不同掺量(沥青质量的2%、3%、4%、5%、6%)下的改性沥青样本的特征吸收峰进行了红外扫描测试,以表征SBS改性剂和基质沥青的966cm-1和813cm-1特征吸收峰面积S966和S813为分析对象,利用统计分析方法将S966、S966/S813、S966/(S966+S813)分别与SBS改性剂掺量进行曲线拟合,研究发现S966/(S966+S813)与SBS改性剂掺量的线性回归相关系数最高,达到0.9874,可以作为SBS改性剂含量测定的标准曲线。利用标准曲线可以对实际工程中未知待检样改性沥青的SBS改性剂含量进行计算,实现改性沥青路面的有效施工与质量控制。     

基于红外光谱的改性沥青稳定性快速评价方法

改性沥青由于制备工艺不同，且在施工过程中存在长距离运输等情况，会对其储存稳定性产生一定的影响。采用基于红外光谱法的特征峰面积离散系数值来表征SBS改性剂分布的均匀情况，从而快速预判改性沥青稳定性。分析了不同发育时间下改性沥青试样面积离散系数与均匀性的相关关系，可以利用特征峰面积离散系数值的大小来表征改性沥青SBS分布均匀情况。对特征峰面积离散系数值与离析指标进行相关性分析，结果表明：不同SBS掺量的改性沥青在不同发育时间下面积离散系数与离析指标相关性较好，R²均在0.9以上，在实际生产过程中，可将其作为预判SBS改性沥青均匀稳定性的快速评价方法，从生产阶段开始，做到严格质量把控。     

沥青指纹识别快速检测技术在高速公路沥青质量控制中的应用

沥青质量是决定高速公路路面质量的重要因素之一,在广东地区基质沥青主要应用于高速公路下面层,SBS改性沥青主要应用于中、上面层。利用沥青指纹识别快速检测技术,可以在施工现场对基质沥青的纯度和SBS改性沥青改性剂的含量进行有效控制。工程现场常用的SBS含量检测方法主要为红外光谱法,系统梳理了近年来红外光谱技术在SBS改性沥青改性剂含量测定方面的研究进展,并结合沥青指纹识别快速检测技术,在某高速公路建设过程中对基质沥青的纯度、SBS改性沥青改性剂的含量进行了测定分析。     

路用沥青红外光谱技术国内研究现状综述

近红外光谱主要反映C-H、O-H、N-H、S-H等有机化合物和混合物的化学键信息,沥青作为典型的有机混合物,用红外光谱可以直接对其组成结构进行定性和定量分析。近年来,红外光谱技术在路用沥青中的应用日益广泛,主要包括:沥青真伪鉴别、SBS改性沥青中SBS含量检测和沥青老化及再生机理分析三种,文章系统梳理了这三种技术的研究现状,可为红外光谱技术在路用沥青检测中的应用提供参考。     

基于红外光谱法的SBS改性沥青共混机理分析

采用高速剪切工艺在实验室制备了SBS物理和化学改性沥青,基质沥青采用日本加德士70#,SBS为岳阳化工厂生产的YH-791型线型结构。基于红外光谱法对SBS改性沥青中沥青的杂原子化合物及SBS中特征官能团的分析与探讨,通过比较基质沥青、SBS、SBS物理改性沥青及SBS化学改性沥青这四种红外光谱图,揭示了SBS改性沥青的共混机理。结果表明SBS物理改性沥青的红外光谱图为基质沥青与SBS红外光谱图的简单叠加,说明SBS与基质沥青只是简单的物理共混共容。而SBS化学改性沥青的红外光谱图却有略微变化,这是由于SBS与基质沥青在强剪切力作用下的溶混炼以及稳定剂的添加,其中少量的SBS发生断裂,产生大分子自由基,从而与基质沥青发生化学反应的结果,SBS之间发生交联反应而SBS与基质沥青之间发生了接枝反应。利用红外光谱法还可以测定SBS改性沥青中SBS的含量,从而评价SBS改性沥青的技术性能。对于这方面工作,有待进一步探讨与深入研究。     

基于红外光谱技术的沥青品牌辨识推广应用

将红外光谱技术引入到沥青质量检测中,根据沥青红外谱图特征吸收峰的位置、数目、相对强度和形状等参数,推断沥青的组成,计算特定成分的含量,建立沥青的品牌与峰形结构特征的关系,达到判定沥青品牌、沥青是否有混兑掺假的目的。该技术的推广应用能及时有效的鉴别进场沥青的品牌,对于确保工程质量有非常显著的意义。     

外加剂对多聚磷酸复配SBS改性沥青性能的影响

采用高速剪切机以基质沥青、改性剂、抽出油、稳定剂、多聚磷酸(PPA)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为原材料制备了PPA复配SBS改性沥青,通过进行基本性能试验和红外光谱试验,探讨了PPA与DBP对其相关性能的影响。结果表明:(1)PPA复配SBS改性沥青随着PPA掺量的增加,针入度降低、软化点升高、延度降低、黏度升高、波数为966cm-1时的C=C特征吸收峰、1 030cm-1时的S=O特征吸收峰先增强后减弱,其他官能团无显著变化;(2)随着DBP掺量的增加,针入度升高、软化点降低、延度增大、黏度减小、波数为966cm-1时的C=C特征吸收峰、1 030cm-1时的S=O特征吸收峰先增强后减弱,当DBP掺量为1%时,1 600cm-1的C-C特征吸收峰有明显的增强,其他官能团无明显变化;(3)0.75%PPA+1.0%DBP为PPA与DBP的最佳掺配比例。     

基于红外光谱法测试改性沥青SBS含量的影响因素分析

采用红外光谱仪，分析了不同类型改性剂、不同掺量橡胶粉对改性沥青SBS改性剂含量测试结果的影响。结果表明:不同类型的SBS改性剂含量均可采用红外光谱法进行检测，按混合型SBS拟合曲线回归得到的SBS含量更加接近实际掺量；在SBS含量一定的条件下，少量的橡胶粉掺入对SBS含量测试结果几乎无影响，但随着胶粉掺量的提高，则会使SBS改性剂含量测试结果呈增大趋势，对于此类复配改性沥青，SBS含量的测试还需要补充其他测试条件。     

基于化学滴定对SBS改性沥青RTFOT老化机理探究

该文采用化学滴定方法对不同SBS含量的改性沥青RTFOT老化前后的改性剂表观含量的测定来研究SBS改性沥青老化规律。同时借助荧光显微镜观察的SBS微观分散情况进一步分析其老化机理。试验结果表明:未老化的SBS改性沥青中SBS含量与碘值成正比,且线性关系良好,可用于检测未知样品的SBS含量;通过对不同旋转薄膜烘箱加热(RTFOT)老化时间的样品进行分析发现,SBS中聚丁二烯段不饱和碳碳双键断裂,其裂解动力学基本符合一级方程;荧光显微观测结果也表明经长时间RTFOT老化后SBS裂解显著。     

复合再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构的影响研究

将复合再生剂和普通沥青再生剂分别用于老化SBS改性沥青的再生,通过再生沥青的物理性能、化学组成分析和红外光谱测试研究了两种再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构组成的影响。物理性能测试结果表明:复合再生剂对老化SBS改性沥青物理性能的恢复作用优于普通再生剂,当复合再生剂的掺量达到老化沥青质量的8%时,再生SBS改性沥青的性能基本接近老化前SBS改性沥青的性能;红外光谱和化学组成测试结果显示:普通再生剂只能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,无法修复SBS断裂的分子链,而复合再生剂不仅能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,还可通过其分子结构中的极性环氧基团与SBS的降解产物发生化学反应以修复SBS因老化发生降解的分子链。     

再生剂对SBS改性沥青宏观性能与微观结构的影响

通过制备SBS改性剂掺量为0～5.0%的改性沥青并测试针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复以及旋转黏度，研究了改性沥青宏观指标与SBS改性剂掺量间的联系。改性沥青再生试验表明：含SBS改性剂成分的B再生剂比普通A再生剂对老化改性沥青再生效果更好，抗老化能力也更为优异。采用红外光谱测试以及荧光显微镜成像对改性沥青中SBS改性剂含量进行定量以及定性的测定，并与改性沥青宏观指标相对应。改性沥青老化后其SBS改性剂含量降低，仅使用再生剂对其进行再生并不能恢复SBS改性剂含量，A/B新旧混合沥青中SBS改性剂含量进一步提升，可以达到3.05%的较高含量。采用动态剪切流变(DSR)试验研究改性沥青的高温抗车辙能力，老化后回收沥青的高温稳定性增强，掺入再生剂会降低其高温抗车辙能力，再生沥青、新旧混合沥青与新改性沥青的高温特性相似。     

改性沥青中SBS改性剂掺量的热重分析

SBS是一种高分子橡塑类聚合物,将其掺人普通沥青中进行改性,可以充分发挥它的高温稳定性、低温抗裂的优势,显著地提升道路沥青的质量和使用性能。通常SBS改性沥青的含量为3％-5％,当SBS含量不足时,难以形成连续空间网状结构,从而导致改性沥青的性能无法达到预期的目标,大打折扣,严重时会导致改性沥青的不稳定或者在使用过程中的降解,严重的影响工程质量。然而,目前还没有一个准确的快速方便的进行SBS改性剂掺量的检测方法。本文将利用热重法对SBS改性沥青进行分析,得到并分析了不同SBS含量的改性沥青的热重曲线。研究发现,改性沥青热重曲线的第三失重峰所对应温度随着SBS含量的升高而线性地增大,因此可以作为一种检测改性沥青中SBS掺量的快速可行的方法,在高速公路行业推广应用。     

湿度对SBS改性沥青老化的影响

为了探究湿度对SBS改性沥青路面在长期使用过程中的影响,该文在不同湿度条件下对3种沥青试样进行了长期老化模拟试验,并分析了老化后沥青的软化点、黏度、车辙因子以及相位角的变化规律。研究结果表明:水分加速了基质沥青的老化,且空气中湿度越大,基质沥青老化程度越深;SBS改性沥青的老化指数随着湿度的增加先增大后减小,当空气中水分分压小于25kPa时,基质沥青组分的老化是SBS改性沥青老化的主要贡献来源;SBS改性沥青的红外光谱分析结果表明,水分致使沥青中羰基和亚砜基含量增加,并促进了SBS中丁二烯段C=C双键的断裂。     

基于纳米力学和官能团的沥青老化微观机理

采用原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)技术来探索沥青老化规律,同时与传统的研究沥青老化方法傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform infrared spectroscopy,FTIR)的研究结果进行比较。分别测试了基质沥青和SBS改性沥青在原状(未老化)、RTFO老化后和PAV老化后的微观力学特性及其官能团化学特性。结果表明,沥青的老化程度越高,"蜂状结构"发育越好,平均面积和最大面积越大。沥青试样内至少存在3个不同的微区具有不同的黏附力,其中"蜂状结构"相黏附力最低。老化影响沥青的纳米力学性能,提高沥青黏附力大小分布的均匀性,不同老化程度的SBS改性沥青的黏附力均大于基质沥青。老化引起沥青羰基和亚砜基等含氧官能团含量增加,丁二烯基含量减小。沥青老化后微观力学的变化与官能团的变化有良好关系。     

基于红外光谱的沥青老化时程预测

为了准确全面分析沥青材料不同老化状态,探寻最佳的定量分析方法,实现沥青老化时程的快速、无损、实时判别。该文首先选取泰普克70~#和金陵70~#两种基质沥青以及两种不同基质沥青的SBS(I-D)改性沥青,通过旋转薄膜烘箱(RTFOT)方法来模拟不同老化时程沥青;再采用傅里叶变换红外光谱仪的衰减全反射附件采集红外光谱图,对比分析不同老化时程沥青的红外光谱的变化;最后利用主成分分析法,对定量分析数据进行降维处理,建立沥青老化时程预测模型并验证。结果表明:基质沥青和改性沥青最大的区别是改性沥青谱图在699 cm^-1和966 cm^-1处附近多了两个明显特征吸收峰,可据此进行基质沥青和改性沥青的判别;4种沥青的羰基(1 700 cm^-1)和亚砜基(1 030 cm^-1)均随老化时间延长而增大,二者可以表征沥青的老化;以吸收峰两侧最低点的切线为基线计算峰面积,650~1 400 cm^-1范围指纹区域作为参考基准,是所选沥青的最佳定量分析方法;基质沥青和改性沥青的综合指标F值分别与老化时间呈线性关系,预测精度高,可实现基质、改性沥青的老化时程预测。     

改性沥青中SBS含量的灰色关联度分析

为分析性能指标随SBS含量的变化趋势及敏感性,避免由单个指标确定SBS含量所带来的偏差较大的问题,采用灰色关联度分析沥青针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复、135℃运动黏度等性能指标与SBS含量的关联性,从而确定改性沥青的SBS含量控制关键指标,并综合关联度高的指标来确定SBS的含量。结果表明改性沥青性能与SBS含量有着相关性,SBS含量对沥青的135℃运动黏度、弹性恢复、软化点、延度、针入度均有影响,其中对135℃运动黏度影响最为显著,沥青的软化点、弹性恢复、135℃运动黏度等指标与SBS含量有着较高的关联度。建立了基于软化点、弹性恢复、135℃运动黏度等性能指标的改性沥青中SBS含量的确定方法,其误差小于4%。