本發(fā)明屬于SBS改性瀝青質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于SBS改性瀝青全過程定量注射紅外光譜劑量檢測方法。

背景技術(shù)：

我國瀝青評價指標(biāo)體系以針入度、軟化點和延度作為主要評價指標(biāo)，此外包括針入度指數(shù)、粘度、脆點、粘附等級、彎曲蠕變勁度、動態(tài)剪切模量和相位角、瀝青破壞應(yīng)力和破壞應(yīng)變、老化后質(zhì)量損失、殘留針入度、殘留軟化點、殘留延度等。針對改性瀝青提出5℃延度、瀝青粘韌性及離析試驗等指標(biāo)。對于SBS改性瀝青，主要采用針入度指數(shù)來評價感溫性；軟化點、60℃粘度、當(dāng)量軟化點來評價高溫穩(wěn)定性、5℃延度、當(dāng)量脆點來評價低溫抗裂性；旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱后的殘留針入度比評價抗老化性能；采用25℃彈性恢復(fù)評價彈性性能。

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)根據(jù)不同改性瀝青的特點，分別對EVA、PE樹脂類、SBR橡膠類和SBS熱塑性橡膠類聚合物改性瀝青提出不同具有代表性的評價指標(biāo)，由于SBS政性瀝青具有較高的高溫、低溫性能和良好的彈性恢復(fù)能力，主要采用軟化點、低溫延度和回彈率作為評價指標(biāo)。

各國的評價指標(biāo)中，針入度、軟化點、粘附性試驗方法與普通瀝青相同，而非考慮改性瀝青的特殊性。針對改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)包括扭轉(zhuǎn)恢復(fù)、彈性恢復(fù)、粘韌性、重復(fù)蠕變試驗、時間掃描試驗、臨界斷裂溫度和測力延度等。

除了以上的常規(guī)經(jīng)驗型指標(biāo)，越來越多的化學(xué)分析方法應(yīng)用到SBS改性瀝青技術(shù)性質(zhì)的評價中。由于SBS改性瀝青屬于熱力學(xué)不相容體系，SBS在瀝青相中分散的均勻性、穩(wěn)定性決定了SBS改性瀝青的技術(shù)性質(zhì)，研究SBS改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。因此大量實驗通過熒光顯微鏡、電鏡、凝膠色譜、紅外光譜、核磁共振以及熱差示掃描量熱法分析技術(shù)來研究SBS改性瀝青的化學(xué)組成、分子量變化、SBS分布情況，以及存儲、老化過程中各組分的變化情況，研究SBS改性瀝青微觀結(jié)構(gòu)與瀝青技術(shù)性質(zhì)之間的關(guān)系。

關(guān)于SBS改性瀝青中SBS劑量檢測方法主要分為兩種，一種是根據(jù)SBS與基質(zhì)瀝青存在的差異，通過紅外光譜儀等化學(xué)儀器進行膠含量檢測；另一種是根據(jù)SBS改性瀝青流變性能隨SBS劑量變化呈現(xiàn)的規(guī)律，測量未知樣中SBS劑量。

1994年浙江大學(xué)蔡菊香提出一種以紅外光譜法檢測SBR改性瀝青中SBR含量的測試方法，制備樣品時采用溶劑直接溶解一定比例的SBR與瀝青，忽略了SBR與瀝青在改性過程中相互作用；2005年河海大學(xué)肖鵬等通過紅外光譜法研究SBS改性瀝青的共混機理，提出根據(jù)SBS特征峰處吸光度檢測SBS劑量的可行性，但并未提出具體的檢測方法，且在試驗過程中采用壓片法制備試驗樣品，樣品制備過程中誤差較大；2010年長安大學(xué)李煒光等采用溶液法制備樣品，通過紅外光譜儀檢測SBS特征峰處的吸光度，計算SBS劑量，但誤差較高，如在SBS劑量為2.0％時，采用紅外測量相對誤差為5.46％，不能夠滿足使用要求；2011年長安大學(xué)林杰等采用薄膜法制各樣品，通過檢測SBS特征峰的吸光度，用最小二乘法計算SBS劑量。

2011年長安大學(xué)楊朝暉等提出根據(jù)不同劑量SBS改性瀝青粘溫曲線圖呈規(guī)律性變化，將己知劑量的SBS改性瀝青粘溫曲線繪制成標(biāo)準(zhǔn)圖，通過對比未知樣的粘溫曲線，計算未知樣中SBS劑量；2011年劉登武等提出根據(jù)不同劑量SBS改性瀝青針入度－溫度曲線呈規(guī)律性變化，將已知劑量的SBS改性瀝青針入度－溫度曲線繪制成標(biāo)準(zhǔn)圖，通過對比未知樣的針入度－溫度曲線，計算未知樣中SBS劑量。但到目前為止，仍沒有形成一個公認(rèn)的SBS改性劑檢測方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決SBS改性瀝青紅外光譜試驗過程中，SBS改性瀝青改性劑檢測精度不高及樣品制作方法不合理的問題。

本發(fā)明提供了一種基于SBS改性瀝青全過程定量注射紅外光譜劑量檢測方法，包括以下步驟：

(1)制作用于標(biāo)定曲線的SBS改性瀝青樣品，SBS改性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％至6％；

(2)壓制KBr壓片；

(3)制作校正樣品；

(4)在透射紅外光譜上掃描16次，設(shè)備自動扣除本底，平行試驗進行3次；

(5)紅外光譜圖譜基線校正、尋峰、698cm^-1處特征峰高度與966cm^-1處特征峰高度計算；

(6)建立SBS改性劑光譜峰高度與SBS劑量之間的關(guān)系，形成SBS改性劑劑量標(biāo)準(zhǔn)曲線；

(7)對未知劑量的SBS改性瀝青進行3次透射紅外光譜試驗；

(8)對未知劑量的SBS改性瀝青698cm^-1處光譜峰高度與966cm^-1處光譜峰高度各自的平均值分別代入SBS改性劑劑量校正曲線，求出未知劑量SBS改性瀝青的改性劑劑量，最后對兩峰高計算得SBS改性瀝青劑量取平均值作為最終結(jié)果。

優(yōu)選的，步驟(1)中，分別制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％、4％、5％、6％的SBS改性瀝青樣品，首先盛取4份1kg基質(zhì)瀝青，基質(zhì)瀝青加熱到180℃后，分別加入瀝青質(zhì)量3％、4％、5％、6％的SBS改性劑，普通攪拌機攪拌30～60min，再運用高速剪切機剪切30～60min，最后發(fā)育30～60min。

優(yōu)選的，步驟(3)中，在制作樣品前，首先對KBr片本底進行掃描，試驗時扣除本底；分別盛取1～10g不同劑量的SBS改性瀝青，用10～100ml三氯乙烯充分溶解，再使用移液槍在KBr片上注射20～200ul瀝青溶液，隨后以傾角30～300度的角度進行圓周旋轉(zhuǎn)3～10圈，使SBS改性瀝青溶液充分浸潤KBr片；最后在紅外燈下烘干1～2分鐘，使三氯乙烯充分揮發(fā)。

優(yōu)選的，步驟(5)中，運用Origin軟件對測試光譜進行基線校正、尋峰、峰高計算，698cm^-1處特征峰高度與966cm^-1處特征峰高度個別值與平均值之差不得超過平均值的20％～50％，當(dāng)有數(shù)據(jù)超過20％～50％的要求時，進行補充試驗，直至符合要求。

優(yōu)選的，步驟(8)中，如果698cm^-1處與966cm^-1處光譜特征峰中各自3次峰高的個別值與平均值之差均不大于平均值的20％～50％，則數(shù)據(jù)取平均值作為未知劑量的SBS改性瀝青對應(yīng)峰的峰高，如果檢測中一個數(shù)值與平均值之差大于平均值的20％～50％，則增加試驗次數(shù)，再與已測試3個數(shù)據(jù)中選擇2個數(shù)值再進行判斷，直至3個數(shù)據(jù)的個別值與平均值之差均不大于平均值的20％～50％為止。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：一種基于全過程定量注射的紅外光譜SBS改性瀝青劑量檢測方法，克服了紅外光譜試驗過程中不同研究人員制作樣品的不規(guī)格性，克服了不同試驗人員SBS改性瀝青樣品采用熱瀝青涂抹法、瀝青溶液涂膜法產(chǎn)生的透光性不均或不透光而引起的紅外光譜光程差的不同，進而導(dǎo)致紅外光譜峰高的巨大變異。同時，采用精密度控制要求控制SBS改性劑特征峰高的變異程度，進一步提高了SBS改性瀝青劑量的檢測準(zhǔn)確度。該處理方法簡單、有效，可大面積推廣使用。

附圖說明

圖1是基線校正曲線圖。

圖2是不同劑量的SBS改性瀝青特征峰與SBS改性劑劑量的關(guān)系圖。

具體實施方式

一種基于SBS改性瀝青全過程定量注射紅外光譜劑量檢測方法，包括以下步驟：

(1)分別制備3％、4％、5％、6％的SBS改性瀝青樣品，用于制作標(biāo)定曲線。首先盛取4份1kg基質(zhì)瀝青，基質(zhì)瀝青加熱到180℃后，分別加入瀝青質(zhì)量3％、4％、5％、6％的SBS改性劑，普通攪拌機攪拌30～60min，再運用高速剪切機剪切30～60min，最后發(fā)育30～60min。

(2)KBr壓片。運用萬分之一天平盛取10～100mg烘干的KBr，在壓片機上壓制KBr片。

(3)校正樣品的制作。在制作樣品前，首先對KBr片本底進行掃描，試驗時扣除本底。運用萬分之一天平分別盛取1～10g不同劑量的SBS改性瀝青，用10～100ml三氯乙烯充分溶解，再使用微升級定量移液槍在KBr片上注射20～200ul瀝青溶液，隨后手動以傾角30～300度的角度進行圓周旋轉(zhuǎn)3～10圈，使SBS改性瀝青溶液充分浸潤KBr片。最后在紅外燈下烘1～2分鐘，使三氯乙烯充分揮發(fā)。

(4)在透射紅外光譜上掃描16次，作為一次測試結(jié)果，設(shè)備自動扣除本底。平行試驗進行3次。

(5)運用Origin軟件對測試光譜進行基線校正、尋峰、峰高計算，在698cm^-1處特征峰高度與966cm^-1處特征峰高度個別值與各自平均值之差不得超過平均值的20％～50％，如有數(shù)據(jù)超過20％～50％的要求，則需補充試驗。

(6)建立SBS改性劑光譜峰高度與SBS劑量之間的關(guān)系，形成SBS改性劑劑量校正曲線。

(7)對未知劑量的SBS改性瀝青進行3次透射紅外光譜試驗，如果698cm^-1處與966cm^-1處光譜峰高各自個別值與平均值之差均不大于平均值的20％～50％，則數(shù)據(jù)取平均值作為未知劑量的SBS改性瀝青劑量的峰高，如果檢測中一個數(shù)值與平均值之差大于平均值的20％～50％，則增加試驗次數(shù)，再與已測試3個數(shù)據(jù)中選擇2個數(shù)值再進行判斷，直至3個數(shù)據(jù)的個別值與平均值之差均不大于平均值的20％～50％為止。

(8)對未知劑量的SBS改性瀝青698cm^-1處光譜峰高度與966cm^-1處光譜峰高度平均值代入SBS改性劑劑量校正曲線即可求出未知劑量SBS改性瀝青的改性劑劑量。最后對兩峰高計算得SBS改性瀝青劑量取平均值作為最終結(jié)果。

具體的，首先運用三氯乙烯作為SBS改性瀝青的溶劑，溶解SBS改性瀝青，其次，制作透光性好的KBr片，再次，采用定量移液槍注射的方式在水平放置的KBr片上定量注射SBS改性瀝青溶液，以一定角度旋轉(zhuǎn)3～10圈，平置后通過紅外燈加熱1～2分鐘，最后，進行紅外光譜掃描、基線較正、扣除基線、測定698cm^-1處特征峰高度與966cm^-1處特征峰高度。圖1中最上邊曲線為原始紅外光譜圖譜，中間緩和的曲線為基線，下邊面曲線為扣除基線后的光譜圖。

通過基線校正后，對不同劑量的SBS改性瀝青紅外光譜高度測定，采用“個別值與平均值之差大于平均值的20％～50％”的原則，選擇符合要求的3個數(shù)值，取平均值，最后繪制標(biāo)準(zhǔn)校正曲線，見圖2。

標(biāo)定劑量代入較正曲線，計算698cm^-1處、966cm^-1處扣除基線、個別值數(shù)據(jù)偏差取舍后的實測SBS劑量的實測劑量、絕對誤差、相對誤差，見表1、表2。

表1 698cm^-1處扣除基線、偏差取舍數(shù)據(jù)后的峰高計算值

表2 966cm^-1處扣除基線、偏差取舍數(shù)據(jù)后的峰高計算值

采用峰高個別值與平均值之差不超平均值的20％～50％的要求剔除異常數(shù)據(jù)后，698cm^-1處測定的SBS改性劑劑量的絕對誤差為-0.2％～+0.1％，相對誤差為-4.0％～+1.7％；966cm^-1處測定的SBS改性劑劑量的絕對誤差為-0.2％～+0.1％，相對誤差為-4.0％～+3.3％。根據(jù)誤差傳遞理論，此試驗方法測定的SBS劑量絕對誤差為-0.2％～+0.1％，相對誤差為-4.0％～+2.5％。此方法明顯突破了文獻中透射光譜不能準(zhǔn)確運用于SBS改性瀝青劑量檢測的問題，且全過程定量注射紅外光譜法測定結(jié)果具有測定相對誤差小、計算結(jié)果精度高的特點，可以用于現(xiàn)場及試驗室SBS改性劑劑量的質(zhì)量控制。

可以理解的是，以上是為了闡述本發(fā)明的原理和可實施性的示例，本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。