改性沥青粘韧性测定仪

傅立叶变换红外光谱法测定改性沥青中SBS改性剂含量解决方案 公路建设和养护对改性沥青的需求量上升，沥青改性技术也得到了日新月异的发展 ////////////SBS改性沥青是目前公路工程中用量最大的改性沥青品种，SBS的掺入，提高了沥青的高低温性能和弹性恢复性能。然而只有当基质沥青中SBS的掺入量达到合适的比例时，才能形成弹性稳定体系，发挥最好的路用性能，SBS的含量对SBS改性沥青的路用性能起着决定性影响。2019年交通运输部发布的最新一版《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中，改性沥青中SBS含量检测成为强检项目，傅立叶变换红外光谱法是唯一检测方法。北分瑞利行业解决方案目前傅立叶变换红外光谱法用于改性沥青中SBS含量检测时常用的测样方法如ATR法和窗片法，看似简单，实际上由于光程不固定等因素导致测试的重复性较差，对一线操作人员要求极高。而各个标准中都规定了多次测量的相对误差要控制在5%，这就使得一线操作人员在实际运用傅立叶变换红外光谱法进行改性沥青中SBS含量分析时经常需要反复重复测试，耗时耗力。本方案使用光程固定的液体池进行测样，方法重复性好、误差小，配合专用的沥青分析软件，能够实现改性沥青中SBS含量的快速、准确测量。标准依据及测试原理标准依据DB36/T 1131-2019 改性沥青中SBS、SBR类改性剂含量测定 红外光谱法DB33/T 989-2015 改性沥青中SBS含量的测定 红外光谱法JT/T 1177-2017 改性沥青SBS含量测定仪JTG E20-2019 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 测试原理根据Lambert-Beer定律，利用待测物质特征官能团在特定波长（波数）处的红外吸收强度与物质浓度的正比关系，进行改性沥青中SBS含量测定。选取改性沥青红外光谱图中966cm-1处的C=C基团上碳氢键弯曲振动特征吸收峰（来源于SBS），和1377cm-1处的CH3基团上碳氢键弯曲振动特征吸收峰（来源于基质沥青），作为SBS含量测定的特征吸收峰。分别测量特征吸收峰面积（S966和S1377），计算两峰面积的比值（A），以比值（A）与SBS含量建立线性标准曲线。通过对待测改性沥青试样进行红外光谱检测、两特征峰面积测量以及比值（A）的计算，对照标准曲线，确定试样中SBS的含量。仪器设备与测试条件仪器设备_名称规格型号No.1主机WQF-530傅立叶变换红外光谱仪No.2主机WQF-1910便携式傅立叶变换红外光谱仪No.3软件MainFTOS Suite采集软件+傅立叶变换红外沥青测量系统No.4附件KBr液体池耗材试剂分析纯四氯化碳、不同SBS含量改性沥青标样。 测试条件波长范围4000~400cm-1；分辨率4cm-1；扫描次数16次。测试结果A值计算图 1 沥青专用软件计算A值示例图测试光谱数据直接导入傅立叶变换红外沥青测量系统专用软件自动计算A值，避免了繁琐的手工计算。标曲建立图 2 沥青专用软件建立标曲示例图傅立叶变换红外沥青测量系统专用软件具有自建标曲、未知样检测、报告输出和打印等功能，极大的提升了用户的工作效率。实验结论本方案使用固定光程液体池配合实验室/便携式傅立叶变换红外光谱仪进行改性沥青中SBS含量测定，方法重复性好，大大降低了一线操作人员的实操难度，节省了客户的人力成本；傅立叶变换红外沥青测量系统专用软件将A值计算、标曲建立和未知样检测等需要大量手工计算的工作全部自动化，避免了繁琐地手动计算过程，提高了客户的效率；所建标曲拟合度达到0.99以上，满足相关标准要求。

研究背景铁尾矿是铁矿石经破碎、筛分、研磨、分级、浮选等工艺流程，筛选出铁元素后的剩余产物，其主要成分与公路工程用集料相同。但现阶段我国的铁尾矿综合利用率较低，主要采取堆存方式进行处置，该做法造成了资源的浪费。公路工程建设过程中需要大量的筑路材料，若能将铁尾矿用作筑路材料，即可以降低公路工程造价，也可减少其对环境的污染。本文以表面自由能理论为依据,采用座滴法测量铁尾矿和不同沥青的表面能参数,并计算沥青与不同集料间的粘附功,以衡量铁尾矿与沥青间的粘附性能。实验方法与仪器1.表面能测试本文使用蒸馏水、甘油以及甲酰胺作为测定接触角的试剂，后测定这三种试剂在试样表面的接触角，并计算沥青与集料的表面能及其分量。本文采用德国KRÜ SS公司的DSA100接触角测量仪在25℃下对四种集料和沥青的接触角进行测试。DSA100接触角测试仪2.原材料本文研究过程中采用东海70号沥青、SBS改性沥青（I-D）和SBR改性乳化沥青蒸发残留物三种沥青，集料采用石灰岩、玄武岩和铁尾矿石。原材料各项技术均能满足现行技术规范要求，其中沥青技术指标如表1所示，四种集料矿物成分如表2所示。表1 沥青技术指标表2 矿物成分组成表结果与讨论1.接触角图1 接触角测试结果由图1实验结果可以发现，四种集料与测试液体的接触角差别较小，且不同材料与各测试液体的接触角试验的重复性较高。其主要原因可能是，各集料在测试前均对其表面进行了分割和磨平，这使得其空隙情况差别不大，因此各接触角差别不是很大。整体而言，蒸馏水与集料间的接触角随SiO2含量的增加而减小，其主要原因是水为极性分子，SiO2对水的极性能力较大，二者接触时更倾向于吸附更多的水以平衡表面力场，降低表面能，所以表现出水与集料间的接触角随SiO2含量的增加而减小的现象。SBS改性沥青与水和甘油间的接触角最大，SBR改性乳化沥青蒸发残留物与水间的接触角次之，基质沥青最小；SBR改性乳化沥青蒸发残留物与甲酰胺间的接触角最大，SBS改性沥青次之，基质沥青最小。图2γL与γLcosθ的关系为进一步验证测试结果的准确性，将不同测试液体的表面能γL与γLCOSθ进行线性拟合，结果如图2。由图 2可以发现，测试液体的表面能γL与γLCOSθ 线性拟合后的相关系数（R2）均大于0.90。表明二者之间具有良好的线性关系，即测试结果可靠。2.表面自由能图3表面能计算结果分别综合3种测试液体的表面能参数及其在集料和沥青的接触角计算集料和沥青的表面能及其分量，计算结果如图3所示。由图3(a)-(c)可以看出，四种集料的表面能相差不大，其中石灰岩的表面能最大，铁尾矿1的表面能最小，该现象的主要原因是石灰岩中的SiO2含量最小，铁尾矿1中SiO2含量最大，已有研究结果表明集料的表面能与SiO2含量呈负相关关系。四种集料中，铁尾矿2的极性分量最大，色散分量最小，石灰岩的极性分量最小，色散分量最大。由(d)-(f)三种沥青的表面能存在较大的差异，其中SBS改性沥青的表面能最大，SBR改性乳化沥青蒸发残留物的表面能最小，其可能原因是改性乳化沥青制备过程中需要加入乳化剂，乳化剂的作用原理是降低沥青与水间的界面能，提高二者间的稳定性，蒸发残留物制备过程中的乳化剂未能完全蒸发，导致其表面能的降低。SBS改性沥青的极性分量最小，色散分量最大，SBR改性乳化沥青的极性分量最大，色散分量最小，其可能原因是SBS蒸发残留物中的乳化剂未能充分挥发，使得其蒸发残留物的极性增强。3.粘附功的计算图4不同沥青与集料间的粘附功通过沥青和集料的表面能数据计算得到二者间的粘附功，计算结果如图4。由图4可以发现，不同沥青与不同集料间的粘附功存在一定差别，其中SBS改性沥青与石灰岩间的粘附功最大，为71.16mJ/m2，而SBR改性乳化沥青蒸发残留物和铁尾矿1之间的粘附功最小，为66.24mJ/m2。整体而言，石灰岩与各沥青间的粘附功要大于玄武岩和铁尾矿，该现象产生的原因是石灰岩的SiO2含量仅为0.76%，其碱性要强于玄武岩和铁尾矿。SBS改性沥青与集料间的粘附功要大于70号基质沥青和SBR改性乳化沥青蒸发残留物，究其原因，SBS改性剂的加入使得沥青的极性降低，而SBR改性乳化沥青蒸发残留物中乳化剂在挥发不完全情况下，其极性更大，且残留物制备过程中需要经过高温蒸发，使得沥青发生了一定程度的老化，老化后的沥青极性增强。小结石灰岩的表面能最大，铁尾矿的表面能小于石灰岩和玄武岩，且铁尾矿的极性分量大于石灰岩和玄武岩，色散分量小于二者。不同沥青与不同集料间的粘附功存在一定差别，SBS改性沥青与集料间的粘附功大于基质沥青和SBR改性乳化沥青蒸发残留物，石灰岩与沥青间的粘附功要大于玄武岩和铁尾矿。参考文献：[1]王鑫洋,苏纪壮,祁冰.基于表面能理论和拉拔试验的铁尾矿与沥青黏附性研究[J/OL].武汉理工大学学报(交通科学与工程版):1-11[2022-12-15].

一、沥青软化点测定仪的原理沥青软化点测定仪是一种通过试验测定沥青在特定条件下的软化点的设备。在道路桥梁、建筑等领域，沥青作为一种重要的建筑材料，其性能指标对工程质量有着至关重要的影响。而沥青软化点是评价沥青性能的重要指标之一，因此，沥青软化点测定仪在这些领域的应用具有重要意义。二、沥青软化点测定仪在道路桥梁工程中的应用在道路桥梁工程中，沥青作为一种主要的铺装材料，其性能对道路桥梁的质量和寿命有着重要影响。沥青软化点测定仪的应用可以有效地控制沥青的性能指标，从而提高道路桥梁的耐久性和使用寿命。例如，在高速公路的路面施工中，沥青的铺设需要具有高耐久性和抗滑性能。为了确保沥青的性能符合要求，施工单位可以使用沥青软化点测定仪进行检测，从而保证沥青的质量和铺设效果。三、沥青软化点测定仪在建筑工程中的应用在建筑工程中，沥青作为一种重要的防水材料，其性能对建筑物的防水效果和使用寿命有着重要影响。沥青软化点测定仪的应用可以有效地控制沥青的性能指标，从而提高建筑物的防水效果和使用寿命。例如，在建筑物的屋顶防水施工中，沥青的铺设需要具有优良的防水性能和耐久性。为了确保沥青的性能符合要求，施工单位可以使用沥青软化点测定仪进行检测，从而保证沥青的质量和铺设效果。