紅外光譜儀在SBS改性瀝青質量控制中的應用，快來看看
摘 要
依托某高速公路項目在現場改性瀝青質量控制過程中采用德國BRUKER紅外光譜儀對基質瀝青改性瀝青進行光譜分析根據基質瀝青不同改性劑摻量的改性瀝青的波數965/cm-1和1377/cm-1特征吸收峰的吸光度關系建立SBS改性劑含量與特征吸收峰處吸光度的線性回歸模型以此來定量分析SBS改性劑瀝青中改性劑摻量的穩定性為改性瀝青質量控制提供參考
概述
隨著目前公路建設中改性瀝青質量的差異性和變異性越來越明顯也受到更多的關注和重視部分高速公路也由于瀝青質量的問題導致瀝青路面出現一些早期損壞鑒于種種原因某高速公路采用現場改性瀝青嚴格控制基質瀝青質量改性劑質量和摻量以保證改性瀝青的質量因此改性瀝青生產過程中SBS改性劑摻量的控制成為質量控制的重點
常規紅外光譜主要有三種方法壓片法（溴化鉀片法）糊劑法薄膜法其中溴 化 鉀片在中紅外區沒有吸收不會對測試樣品的光譜產生干擾同時由于其試驗操作相對便捷已逐步在一些省份使用本試驗依托某高速在現場改性瀝青質量控制過程采用德國BRUKER紅外光譜儀（壓片法）對改性瀝青的SBS摻量的穩定性進行監控并探索改性瀝青摻量檢測的標準試驗方法
紅外光譜測試原理
紅外光譜是一種根據分子內部原子間的相對振動和分子轉動等信息來確定物質分子結構和鑒別化合物的分析方法當一束具有連續波長的紅外光通過某物質時該物質分子中某個基團的振動頻率或轉動頻率和紅外光的頻率一樣時分子就吸收能量由原來的基態振（轉）動能級躍遷到能量較高的振（轉）動能級分子吸收紅外輻射后發生振動和轉動能級的躍遷該處波長的光就被該物質所吸收將分子吸收紅外光的情況用儀器記錄下來就得到紅外光譜圖組成分子的各種基團都有自己特定的紅外特征吸收峰不同化合物中同一種官能團的吸收振動總是出現在一個窄的波數范圍內據此即能對物質的分子結構加以判斷和確定
紅外光譜定量分析法的依據是朗伯一比爾定律與其它定量分析方法相比紅外光譜定量分析法存在一些缺點因此只在特殊的情況下使用它要求所選擇的定量分析峰應有足夠的強度即摩爾吸光系數大的峰且不與其他峰相重疊同時只有當吸光度值＜1.0時其定量信息才被認為是可靠的
道路石油瀝青是復雜的碳氫化合物與其非金屬衍生物組成的混合物其分子結構中含有-CH3-CH2- -C6H5等多種官能團其中因 CH3中C-H鍵的面內彎曲振動引起的1377/cm處的吸收峰可以看做是僅歸屬為基質瀝青的特征峰而因-CH=CH-中C-H鍵的彎曲振動而引起的966/cm處的紅外吸收峰則對應為SBS中反式丁二烯的特征峰可通過繪制兩者的峰高比或峰面積比與SBS含量之間的對應關系曲線進行SBS的定量檢測分析
SBS改性劑摻入到瀝青中是一種物理的改性方法并沒有與基質瀝青發生化學反應所以SBS中所含丁二烯官能團不會因加人到基質瀝青中而發生變化由此可以認為通過紅外光譜法得到的不同SBS摻量966/cm處特征峰的吸光度值與其對應的摻量存在一定的線性關系從而得出一條標準曲線對日后改性瀝青樣品進行吸光度掃描后與該曲線進行比對直接得出樣品中SBS的摻量
試驗樣品檢測
本試驗使用的基質瀝青為70號泰普克道路石油瀝青SBS改性劑為線型岳陽石化1301-1型改性劑
光譜定性分析
基質瀝青青和改性瀝青的紅外吸收峰特征曲線
由圖1可見基質瀝青紅外光譜圖中出現了3處吸收峰其中波數650-910/cm區域是苯環取代區出現的幾個吸收峰是由苯環C-H面外搖擺振動形成的而波數1376/cm和1458/cm處的吸收峰則由C-CH3和CH2中C-H面內伸縮振動形成的
由圖2可知改性瀝青與基質瀝青的吸收峰存在明顯差異即波數966/cm處的吸收峰特征更為明顯每種物質分子都有一個由其組成和結構所決定的紅外特征吸收峰它只吸收一些特定波長的紅外光由于摻入的SBS改性劑與基質瀝青并沒有發生化學反應亦即聚苯乙烯和聚丁二烯并沒有發生化學變化所以SBS改性瀝青的紅外光譜只是在基質瀝青的紅外光譜上簡單疊加了聚苯乙烯與聚丁二烯的紅外光譜而相應的吸收峰位置和強度基本保持不變是基質瀝青和SBS改性劑的紅外光譜的簡單合成圖與基質瀝青比較SBS改性瀝青的紅外光譜在966/cm處出現了明顯的特征吸收峰分別由SBS改性劑中的聚苯乙烯苯環和聚丁二烯雙鍵等特征官能團形成[2]因此可通過對基質瀝青與SBS改性瀝青紅外光譜圖的對比分析判別改性瀝青中是否存在苯乙烯和丁二烯從而實現對SBS改性劑定性分析
光譜定量分析
1標準小樣準備通過制備不同SBS含量的SBS改性瀝青的小樣（包括4%4.3%4.5%4.8%5%）總共五種不同SBS含量的改性瀝青改性瀝青所采用的基質瀝青為泰普克70號道路石油瀝青SBS改性劑為岳陽石化1301-1型改性劑
2試驗過程描述①將不同SBS含量的改性瀝青試樣充分攪拌均勻后分別取1g試樣放人不同的小瓶中②量取10mL四氯化碳溶于1g試樣中不斷的搖晃使試樣充分溶于四氯化碳③取1滴所得樣品溶液涂于 溴化鉀窗片上在紅外燈下保持35min將四氯化碳蒸干（見圖3）④采用紅外光譜儀進行掃描得出基質瀝青和不同SBS含量改性瀝青圖譜
3SBS含量標準曲線確定根據《AASHTO運輸材料標準材料規范與取樣和試驗方法》（T302-2005131對圖譜中965/cm和1365/cm波數的峰高比峰面積比和SBS摻量進行回歸回歸的曲線和方程式見圖4不同SBS摻量的SBS改性瀝青的峰高比計算見表3
從圖4可知該回歸曲線方程相關系數達到 0.9935線性關系較好可作為后續SBS改性瀝青中SBS改性劑含量檢測的評判計算標準公式具體回歸公式如下y=0.0334元＋0.1352y為峰高比z為SBS含量）
樣品測試
為驗證回歸方程的準確性對實驗室制備的SBS摻量為4.3%的SBS改性瀝青進行光譜分析計算得出4.3%的SBS改性瀝青峰高比O.2793）帶入回歸的方程中反推出SBS含量4.31%與理論值基本一致表明該回歸方程可 作 為SBS 改 性瀝青 SBS含量檢測的標準計
算方程
進一步驗證方法的可行性同時對現場抽檢的樣品進行大量的檢測和SBS用量進行統計反算現場通過采集收集一周的生產改性瀝青的用為量和使用的改性用量（生產1400t改性瀝青程可作消耗改性劑63t（摻量4.5%））并每天檢測改算方性劑摻量通過檢測連續十天的摻量的檢測結果與所使用掉的改性劑量進行對比（見表4）
從檢測結果和反算結果對比可知試驗誤差基本控制在土0.2%的范圍內檢測方法比較可靠
結論
1通過對測試原理的解讀定性和定量的分析并且結合現場大量的試驗證利用紅外光譜儀壓片法測定SBS改性瀝青中改性劑摻量的方法可行
2本方法測試效率高精度較高可以有效控制施工過程改性瀝青的生產質量
3在改性瀝青中對改性劑摻量的檢測目前規范中沒有一種標準方法因此探索改性瀝青中改性劑摻量的標準檢測方法非常必要對改性瀝青質量控制也至關重要
原標題紅外光譜儀在SBS改性瀝青質量控制中的應用
