DB62-T 4344-2021 公路改性沥青SBS改性剂含量检测技术规程

公路改性沥青SBS改性剂含量检测技术规程2021-06-21发布2021-07-21实施I Ⅱ 2规范性引用文件 3术语和定义 4符号和缩略语 25红外光谱法 25.1一般规定 25.2设备材料及要求 25.3检测方法与步骤 35.4检测结果计算 46电位滴定法 46.1一般规定 46.2设备材料及要求 56.3检测方法与步骤 56.4检测结果计算 6 7附录B(资料性)检测报告 8附录C(资料性)条文说明 DB62/T4344—2021本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件由甘肃省交通运输厅提出并监督实施。本文件由甘肃省交通运输工程标准化技术委员会归口。本文件起草单位：甘肃长达路业有限责任公司、甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司、甘肃畅陇公路养护技术研究院有限公司。本文件主要起草人：张冰、张付军、王斌、马胜午、王治才、于飞、莫镇宁、魏定邦、魏强、王永吉、王学娟、王志娇、张富奎、赵静卓、王晖、陈鹏。各单位或个人在执行本文件过程中如发现需要修改和补充之处，请随时将意见和建议反馈至《公路改性沥青SBS改性剂含量检测技术规程》编制组(地址：兰州市城关区南昌路677号，邮政编码：730030,E-mail:549992047@,联系方式,以供今后修订时参考。甘肃省公路路面普遍使用SBS改性沥青，SBS含量是影响改性沥青性能的重要因素，准确测定改性沥青中SBS含量对于控制改性沥青路面质量至关重要。根据甘肃省市场监督管理局《关于下达2019年度第3批地方标准制修订计划的函》(甘质监函〔2019)228号〕的要求编制该文件。在本文件编制过程中，编制组通过广泛调查研究，充分吸纳总结了国内外改性沥青SBS含量检测的先进方法，开展了红外光谱法和电位滴定法测定SBS含量相关研究与工程应用，认真总结了应用经验，广泛征求了有关单位和专家的意见和建议。本文件共6章，主要技术内容包括：1.范围；2.规范性引用文件；3.术语和定义；4.符号和缩略语；5.红外光谱法；6.电位滴定法。1DB62/T4344—2021公路改性沥青SBS改性剂含量检测技术规程本文件规定了采用红外光谱法和电位滴定法测定SBS改性沥青中SBS改性剂含量的材料、设备、测试步骤、判定等要求。本文件适用于公路SBS改性沥青中SBS改性剂含量的检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本GB/T6040红外光谱分析方法通则JTGE20公路工程沥青及沥青混合料试验技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。红外光谱infraredspectrum当样品受到频率连续变化的红外光照射时，不同分子能选择性吸收特定频率的红外光，引起分子中振动能级和转动能级的跃迁，检测红外光被吸收的情况可得到样品的红外吸收光谱，又称分子振动光谱或振转光谱。红外光谱的一种测试方法，当红外光以大于临界角入射到紧贴在样品表面的高折光指数晶体时，由于样品折光指数低于晶体，发生全反射，红外光只进入极浅的表层，只有某些频率入射光被吸收，另一些则被反射，测量这一被衰减了的辐射就得到样品的衰减全反射光谱。该方法样品无需前处理，适用于粘稠、透光性差的样品测试。SBS改性剂styrene-butadiene-styreneblockcopolymermodifier苯乙烯—丁二烯—苯乙烯高分子嵌段共聚物，属于热塑性弹性体。SBS改性剂占改性沥青总量的质量百分数。改性沥青标准样品standardsampleofmodifiedasphalt与测试改性沥青采用相同原材料、制备工艺生产或室内采用固定制备工艺生产的一系列SBS含量准确已知的SBS改性沥青样品，用于建立SBS含量标准工作曲线。2由系列已知SBS含量的改性沥青标准样品的红外光谱图，确定各标准样品指定特征峰的面积比值(A)。用系列标准样品的(A)值，对相应标准样品的SBS含量(CsBs)拟合的曲线。峰面积peakarea物质红外光谱某一特征吸收峰与红外光谱基线相切处的积分面积，表征红外光谱信号的强度，与待测物的含量呈线性比例关系，含量越大，峰面积也越大。在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法。4符号和缩略语下列符合和缩略语适用于本文件SBS苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物S红外特征吸收峰峰面积S966——966cm¹处红外特征吸收峰的峰面积S1377——1377cm¹处红外特征吸收峰的峰面积A——红外特征吸收峰峰面积比值As——经平行检测得到A的算术平均值CsBs——改性沥青SBS改性剂的含量(%)Vi——改性沥青消耗的硫代硫酸钠体积Vo——基质沥青消耗的硫代硫酸钠体积V——基质沥青消耗的硫代硫酸钠体积与改性沥青消耗的硫代硫酸钠溶液体积之差5红外光谱法5.1.1傅立叶变换红外光谱仪安装及使用条件应符合GB/T6040的要求。5.1.2改性沥青SBS改性剂含量测定应采用衰减全反射法。5.1.3制作改性沥青标准样品的原材料、制备工艺应与待测改性沥青一致。5.1.4待测改性沥青的测试方法、试验条件和样品处理方式应与改性沥青标准样品相同。5.2设备材料及要求5.2.1傅立叶变换红外光谱仪应符合下列规定：——分辨率优于0.5cm¹,波数范围：400cm¹~4000cm¹,波数精度优于0.01cm¹,应配套ATR——ATR附件测量范围不低于650cm¹~4000cm¹,测试晶体宜采用硒化锌或金刚石。5.2.2电子天平：量程0~3000g、分度值不大于0.1g,1台；量程0～500g、分度值不大于0.001g,35.2.3烘箱：控温范围为25℃~200℃,装有温度控制调节器。5.2.4高速剪切机：不锈钢工作头，转速可调节，最大转速不小于10000r/min,1次处理量不少于1000mL。5.2.5水银温度计：测温范围0～200℃,分度值1℃。5.2.6溶剂宜选用无水煤油。5.2.7刮刀、棉签、擦拭纸、滴管等。5.3检测方法与步骤5.3.1改性沥青标准样品制备改性沥青标准样品的制备，详见附录A。5.3.2测试沥青样品前处理准备若测试样品为实验室送样或改性沥青标准样品，改性沥青需按照ITGE20中T0702改性沥青的试样准备方法，将改性沥青加热至165℃~175℃,沥青呈均匀流动、粘稠液体状时，搅拌均匀取样测试；若测试样品为沥青罐或存储罐取样，对施工现场改性沥青罐车中或储存罐中SBS改性沥青用沥青取样器按液面上、中、下位置(液面高各为1/3等分处)取样，并将所取样品倒入直径d>8cm,体积V>500mL的圆形储存罐中，加热至165℃~175℃,沥青呈均匀流动、粘稠液体状时，搅拌均匀取样测试。5.3.3仪器设备准备确认仪器的使用条件是否满足GB/T60406.1中的要求，具体要求如下：——环境中没有腐蚀性气体，红外吸收气体，防尘；——保持测试环境相对湿度在60%以下，温度为15℃~30℃,并保持温度恒定；——避免日光直射、空调口直吹；——保证设备安装台面平稳，避免震动； 保持电源的电压、频率稳定，宜配套稳压电源。启动仪器待机稳定30min以上，安装ATR附件，并设定测试条件如下：——设置波数范围：650cm-¹~4000cm¹;——扫描次数：32次～128次；——分辨率：4cm⁻¹~8cm¹。5.3.4改性沥青标准样品测试清洗干净ATR附件测试晶体板，进行背景扫描测试；用加热的刮刀沾取适量改性沥青样品均匀涂满到ATR附件晶体板上，取样涂抹温度为110℃~140℃,涂抹厚度不超过1mm,冷却至室温，进行沥青样品测试；依次将每个改性沥青标准样品按照5.3.4a)和5.3.4b)的方法进行测试，保存红外光谱测试结果；每次测试完毕后，应用滴管将无水煤油滴在晶体板上，浸泡沥青5min以上，后用棉签沿着同一个方向轻轻擦洗晶体板，擦洗干净后，用擦拭纸或者脱脂棉擦干晶体板。45.3.5标准工作曲线建立根据保存的红外光谱图，采用积分算法计算基线校正后的改性沥青标准样品特征吸收966cm1和1377cm¹处的峰面积S₉66与S1377,按式(1)计算A值：…A——吸收峰966cm⁻¹、1377cm¹的峰面积比值(精确到0.001);S₉66——966cm¹处吸收峰的峰面积；S1377——1377cm¹处吸收峰的峰面积。按式(2)计算标准As值：As——标准A值，即标样经平行检测得到A的算术平均值；A;——第i次检测标样得到的A值；n——平行检测次数，n不小于5。Ai与As相对偏差≤5%,若A;与As相对偏差>5%,则重新检测。SBS改性沥青标样工作曲线绘制。以CsBs为横坐标，对应的As值为纵坐标，绘制不同标样的坐标点(Csps,As),经线性拟合绘制标准曲线，得到峰面积比值和SBS含量间的关系式，拟合曲线的线性相关系数应大于0.995。5.3.6待测改性沥青样品测试5.4检测结果计算5.4.1按照、步骤计算待测改性沥青的红外光谱图峰面积S₉66与S1377,计算As值，代入得出的标准工作曲线，通过线性回归方程，求得该改性沥青中SBS含量。5.4.2数据处理要求如下：——同一样品需进行5次平行测试，其中某个测试值的允许误差不超过5次测试结果平均值的3%,取5次测试结果的平均值作为试样的SBS含量；——若有1个测试值误差超过平均值的3%,则舍去该测试值，取其他4个测试值的平均值为试样的SBS含量；——若有2个或2个以上试样测试值误差超过平均值的3%,则重新进行测试。6电位滴定法6.1一般规定6.1.1制作改性沥青标准样品的原材料和制备工艺应与待测改性沥青一致。56.1.2待测改性沥青的设备、测试方法、试验条件和样品处理方式应与改性沥青标准样品相同。6.1.3配制试验所需试剂溶液用水须为超纯水，待测改性沥青与改性沥青标准样品宜采用同一批配制6.2设备材料及要求6.2.1试剂本试验所用试剂如下：——三氯甲烷：分析纯；——碘化钾溶液：浓度0.6mol/L;——硫代硫酸钠标准溶液：浓度0.1mol/L,配制后使用期限为1周；——韦氏试剂：浓度0.1mol/L。6.2.2仪器设备本试验所用仪器如下：——电位滴定仪：滴定精确度高于0.01mL;——天平：分度值0.1g,量程不小于2kg天平1台；检定分度值0.0001g,量程不小于220g天——移液管：10mL、20mL;——容量瓶：500mL、1000mL;——量筒：50mL、100mL;——锥形瓶：250mL;——搅拌器：最大搅拌容量(水)不小于3L;——恒温水箱：控温准确度为1℃;——超声波清洗机：功率可调节，不小于10WL。6.3检测方法与步骤6.3.1改性沥青标准样品制备改性沥青标准样品制备，参见附录A。6.3.2测试沥青样品前处理准备测试沥青样品按照步骤5.3.2加热至165℃~175℃,沥青呈均匀流动、粘稠液体状备用。6.3.3环境条件要求实验室保持温度为15℃~25℃恒定温度，相对湿度为30%~70%,通风条件良好。6.3.4改性沥青标准样品标定a)在250mL锥形瓶中准确称取约2g(精确至0.0001g)SBS改性沥青标准样品，加入50mL三氯甲烷，采用超声波振荡溶解5min以上，若改性沥青样品未完全溶解则升温振荡确保样品完全溶解后冷却至室温备用；6b)用移液管移取20mL韦氏试剂至锥形瓶中，再将封闭的锥形瓶置于35℃恒温水浴锅中避光静置反应2h;c)待反应体系降温至室温后，移液管进行清洗后转移至锥形瓶中，用搅拌器搅拌5min,至碘化反应完全；d)将反应液转移至250mL烧杯中，立即在电位滴定仪上进行自动滴定反应，记录消耗硫代硫酸以系列标准改性沥青SBS含量CsBs为横坐标，以V式(3)为纵坐标定曲线，进行线性拟合，拟合曲线的线性相关系数应大于0.995,得到线性回归方程为公式(4): (3) (4)V——基质沥青与改性沥青消耗的硫代硫酸钠体积平均值的差值；6.4.1同一改性沥青试样平行试验三次，带入公式(3)计算V,代入6.3.5得出的标准工作曲线，通过线性回归方程(4),计算求得该改性沥青中SBS(CsBs)含量。6.4.2同一SBS改性沥青试样平行试验到小数点后两位。重复性误差不得大于均值的5%,否则，重新进行试验。7(规范性)A.1制备改性沥青的原材料，包括基质沥青、改性剂SBS及其它添加剂，应与待测改性沥青的厂家型A.2SBS改性沥青标准样品制作过程中的所用的原材料、剪切流程、发育时间、发育温度应与改性沥a)称取基质沥青约500g(精确到0.1g),用电热套加热保c)持续保持温度在180℃±5℃,以大于1000r/min的速度搅拌1h,以5000r/min~7000r/min的速度A.3根据公式(A.1)计算，制备质量分数为2.00%、3.00%、4.00%、4.50%、500%的标样改性沥青样品，每个样品不少于2L。CsB标样中SBS的含量(%);周8(资料性)检测报告B.1改性沥青SBS含量检测红外光谱法报告模板如下图：委托编号：工程名称：委托单位：样品名称：检测项目：检测类别：检测单位图B.1改性沥青SBS含量检测红外光谱法报告模板9检测单位名称：报告编号：工程名称检测日期样品信息设备及编号f0城数(cm3l)标准曲线0 经检测，该试样改性剂的含量为4.05%。备注图B.1改性沥青SBS含量检测红外光谱法报告模板(续)DB62/T4344—2021检测单位名称：记录编号：工程部位/用途标样数值计算A1234512345123451234512345DB62/T4344—2021红外图4.0%<曲线A12345图B.1改性沥青SBS含量检测红外光谱法报告模板(续)DB62/T4344—2021B.2改性沥青SBS含量检测电位滴定法委托编号：工程名称：委托单位：样品名称：检测项目：检测类别：检测单位DB62/T4344—2021检测单位名称：报告编委托编号工程名称检测日期样品信息SBS改性剂型号规格检测依据气候分区及工设备及编号样品描述(基质沥青、SBS改性剂、稳定剂及其格型号)04检测项目检测结论备注图B.2改性沥青SBS含量检测电位滴定法报(资料性)条文说明C.1本规程的目的为，基于红外光谱法和电位滴定法，提出我省改性沥青SBS掺量检测的方法、要求、频率，以及SBS掺量的合理控制指标，确保我省SBS改性沥青质量，进一步提高沥青路面使用性能，延长沥青路面使用寿命，提供技术支撑。C.2红外光谱常规测试方法为透射法，该方法需要对沥青样品进行前处理，比如压片或者溶剂溶解涂膜，沥青为黑色黏性物质，透光性差，因此该方法谱图测试效果欠佳。而红外衰减全反射方法，测试样品无需前处理，对样品的透光度无要求，操作简便快捷。采用不同的测试方法和样品处理方式，测试的红外光谱图差异大，为规范全省沥青红外光谱测试方法，统一采用简单易操作的红外衰减全反射方法。C.3标样沥青的准确性直接决定了测试沥青SBS含量的准确性，因此必须核实确保是SBS掺量准确的改性沥青。C.4傅里叶变换红外光谱仪设备的构件在潮湿、腐蚀条件下容易损坏，因此对于安装条件提出要求。C.5红外衰减全反射附件一般由底座、透镜和测试晶体构成，晶体有金刚石、硒化锌、硅等材质，不同晶体的穿透深度、机械强度、光谱范围不同，经优选，沥青宜选用强度较高的硒化锌和金刚石材质。红外衰减全反射附件分为单次反射附件和多次反射附件，反射次数决定了测量光谱的灵敏度，反射次数越多灵敏度越高，沥青选用硒化锌多次反射衰减附件测试效果最佳。C.6易于清洗沥青的有机溶剂三氯乙烯、四氯化碳、二硫化碳、汽油等挥发性强，容易对背景造成干扰，影响测试结果，宜选用无水煤油清洗沥青。C.7硒化锌晶体较软，测试完应无水煤油浸泡5min以上，用棉签轻轻擦拭，后用擦拭纸或脱脂棉擦干C.8测试若选用硒化锌晶体，温度过高为导致晶体板受损。采集背景的目的是扣除测试环境的本底谱图，避免空气中的水分、二氧化碳等组分的干扰，沥青的红外光谱图为沥青与背景的谱图，减去背景的谱图，采集背景时晶体板清洗不干净，或空气中有挥发性气体，都将影响测试结果，因此要保证晶体板清洗干净，空气中无挥发性物质。C.9制备的聚合物改性(乳化)沥青，聚合物改性剂特指SBS。C.10红外光谱测定聚合物改性(乳化)沥青中SBS或者SBR含量的原理为Lambert-Beer定律：式中：A——特定波