沥青红外光谱检测方法

红外光谱对改性沥青质量检测评价方法研究任旭初1吴方钰2徐项通1汤银亭1黄宜春1(1.宁波舟山港主通道项目工程建设指挥部 浙江宁波 316000; 2.浙江大学 浙江杭州 310058)摘要：随着我国公路建设规模的日益扩大，通行量呈现有增无减的趋势，这就需要公路建设材料具有良好的耐久、高强的性能要求。

红外光谱是控制沥青质量的重要技术。

该文提出采用衰减全反射ATR进行沥青红外光谱检测，基于相似度评价指标，将标准样品与改性沥青样品红外光谱图进行比对，对可能掺入沥青的渣油等添加剂，确定其特征峰的位置和大小，建立针对此类掺假物的鉴别与掺量确定方法，为类似工程提供参考意见。

关键词：红外光谱 相似度指标 沥青改性 质量检测中图分类号：O657;33文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)07-0094-04 Research on the Quality Detection and Evaluation Method of Modified Asphalt by Infrared SpectroscopyREN Xuchu1WU Fangyu2XU Xiangtong1TANG Yinting1HUANG Yichun1(1.Construction Headquarters of Ningbo Zhoushan Port Main Channel Project, Ningbo, Zhejiang Province,316000 China; 2.Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang Province, 310058 China)Abstract:In the face of the increasing scale of highway construction in China and the trend of increasing traffic, which requires highway construction materials to have good durability and high performance requirements. Infrared spectroscopy is an important technology to control asphalt quality. This paper proposes to use attenuated total re‐flection (ATR) to detect the infrared spectrum of asphalt, based on the similarity evaluation index, compare the infrared spectrum diagrams of standard samples and modified asphalt samples, and determine the position and size of characteristic peaks of additives such as residue oil that may be mixed with asphalt, and establish the identification and dosage determination method of such adulterants, so as to provide reference opinions for similar projects.Key Words: Infrared spectroscopy; Similarity index; Modified asphalt Quality inspection“十四五”规划提出，我国需要建设现代化综合交通运输体系，提升城市圈的交通一体化进程。

沥青红外光谱法相似度识别与SBS含量试验检测规程1 范围本文件规定了红外光谱法识别沥青相似度与SBS含量试验检测的仪器设备和材料、沥青相似度识别、SBS含量测试、数据处理和结果判定、检测记录和报告等要求。

本文件适用于傅里叶变换红外光谱法识别沥青相似度与测定改性沥青中SBS含量。

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）适用于本文件。

GB/T21186 傅里叶变换红外光谱仪JTG E20 公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG F40 公路沥青路面施工技术规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

3.1苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）styrene-butadiene-styrene copolymer一种高分子聚合物，可用作沥青改性剂。

3.2沥青相似度检测基准样品reference sample for asphalt similarity identification用于评价沥青相似度的基准道路石油沥青或SBS改性沥青样品。

注：基准样品是指供需双方共同认可的沥青样品。

3.3SBS改性沥青基准样品reference sample of SBS modified asphalt按照供应厂家生产工艺制备的SBS改性剂含量已知的SBS改性沥青样品。

3.4ATR附件attenuated total reflectance accessory用A TR（衰减全反射）技术进行红外光谱试验的晶体。

3.5基准光谱reference spectra for sample对沥青相似度基准样品进行红外光谱检测获得的红外光谱母本。

4 仪器设备和材料4.1 一般规定4.1.1 傅里叶变换红外光谱仪作业环境温度应为15℃~35℃、相对湿度不大于65%。

4.1.2 傅里叶变换红外光谱仪等仪具应经法定计量部门检校合格并在有效期内。

基于红外光谱分析的改性沥青SBS含量快速测定技术应用摘要：沥青的性能在公路建设中对路面的质量影响巨大，而SBS改性沥青在应用过程中表现出良好的路用性能，对道路质量有着一定保证，由此广泛运用于我国高速公路建设上。

大量研究表明，SBS改性剂含量对改性沥青的各项性能起着关键影响，因此，依托湛江机场高速公路项目，采用红外光谱法快速检测改性沥青中SBS改性剂含量，确保路面沥青原材料质量。

关键词：SBS检测；红外光谱法；快速检测应用引言SBS改性沥青对比于普通沥青有着较好的抗车辙能力和低温抗裂性能[1]，因此大量运用在道路建设中，以提升道路的路面质量，而SBS改性剂含量影响了改性沥青的各项性能[2]。

因此，针对改性沥青中SBS含量进行快速检测成为项目控制改性沥青质量重要手段之一[3]。

本文依据湛江机场高速项目，对运用红外光谱快速检测改性沥青SBS含量的原理、应用及实际效果进行分析，以提高项目沥青路面质量。

1.工程概况湛江机场高速项目路面主线、枢纽、一般互通立交匝道及服务区匝道采用4厘米SMA-13+6厘米AC-20C+8厘米AC-25C沥青路面结构层，其中中上面层采用SBS改性沥青。

2.项目红外光谱快速检测应用情况2.1红外光谱分析的改性沥青SBS含量快速测定的原理红外光谱法是测定改性沥青中SBS含量的主要检测方法之一，其具有样品用量小、仪器使用简单、数据结果可靠等优点[4]，主要的测定原理是根据朗伯·比耳定律，仪器红外光源发射一束红外光照射到被测物品，其有机物因其官能团性质吸收特定波长的红外光[5]，由此得出红外光谱图。

因此，可通过测量SBS特有官能团对红外光的吸光度，也就是特征吸收峰的峰高，然后通过吸光度与特征官能团的相关关系进行深入的定量分析。

2.2原材料2.2.1 沥青项目基质沥青为壳牌70号沥青。

2.2.2 改性剂SBS改性剂为燕山石化SBS1301。

2.3改性沥青SBS含量曲线标定相关研究表明，SBS改性沥青特征官能团对965cm-1处红外光具有明显吸收反应，并且其吸光度与SBS含量呈线性正相关关系[6]。

一、系统的工作原理1、傅立叶红外光谱仪原理将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。

每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。

2、红外光谱沥青检测原理每种品牌型号的沥青都有其特殊的指纹图谱，通过谱图对比确定品牌、型号、批次及产地；通过对指纹图谱的特征吸收峰进行分析，判断SBS、SBR等添加剂，掺假物质，老化程度。

（如下图）二、产品的特点1.快速，我们的产品可以一分钟出结果。

2.准确，识别沥青品牌、型号、批次、产地。

3.智能，定性定量沥青中关键组成物质；定性定量分析改性沥青中的添加剂（SBS、SBR等）以及常见掺假物质；定性沥青的老化程度。

4.经济，相较于美国SHRP指标，我们的检测成本低很多。

5、可解决如下问题（1）造价高，石油沥青占路面工程造价40％左右，普通沥青与优质石油沥青（重交通道路石油沥青）差价达20％以上。

（2）用量大，石油沥青在沥青混合料中占比4％左右。

（3）造假手段时有发生，例如，品牌造假；以次充好；勾兑造假。

三、产品的优势优势一长安大学、哈尔滨工业大学、甘肃公路勘察设计院、西安依恩驰历时三年建立几十个沥青品牌的10000+个标本库。

优势二与SK、壳牌、克炼、埃索、中石油、中石化、中海油等知名沥青炼厂直接合作取样，保证标准样本库的及时性和准确性优势三基于云计算的大数据快速分析技术优势四支持智能学习模式基于神经网络（BP）的人工智能技术，对采样沥青进行处理分析并与沥青指纹库进行比对，以鉴别其是否与设计（采购）要求一致，并能够对采样沥青给出建议的物理指标（软化点、针入度、延度等）。

优势五便携、可靠、简单易用四、产品的使用方法五、我们成功案例十天高速、兰海高速、平定高速、宝天高速、天定水毁修复工程、临合高速、成武高速、渭源至武都高速公路、景泰——中川机场高速、兰州至刘家峡高速公路等。

改性沥青SBS 含量检测方法
目前我国的改性沥青的现状是造价高，石油沥青占路面工程造价40％左右，普通沥青与优质石油沥青（重交通道路石油沥青）差价达20％以上；用量大，石油沥青在沥青混合料中占比4％左右；造假手段时有发生，以次充好,勾兑造假。

1、红外光谱沥青快速检测法
红外光谱法分析是有机物结构鉴定中一个重要手段，特别SBS中官能团的鉴定。

让沥青通过红外光谱沥青快速检测系统与数据库中的沥青样本进行对比分析，从而准确判断沥青真假。

2、荧光显微法
SBS、PE等聚合物改性剂却有明显的黄绿荧光被激发出来。

通过SBS的荧光信号来观察改性沥青的微观物理特性。

3、凝胶渗透色谱法
改性沥青的GPC曲线有两个几乎完全分隔的特征峰，分别对应SBS以及基质沥青，SBS的峰的面积相对于两个峰的总面积的比值A/(A+B)应该等于SBS在改性沥青中的含量。

4、热失重分析法
高聚物的热失重主要是由于分子间链段的断裂，分解气体挥发所致。

分子量小的链段先断裂、分子量大的链段后断裂。

沥青质与SBS的分子量差异很大，因而以沥青质为核心的链段先分解、SBS-沥青接枝物后分解。

5、化学分析法
化学分析法是利用淀粉指示剂（遇碘变蓝色）指示化学反应的终点,以此来检测改性沥青中SBS 的含量。

在空白滴定时，由于无背景颜色的干扰，在滴定前后溶液颜色变化还是比较明显；但是沥青溶液滴定时，由于沥青自身颜色很深，滴定前后溶液颜色变化不明显，同时可能产生沉淀，使得滴定终点判断误差较大，从而影响检测的准确性。

改性沥青SBS含量的红外光谱分析摘要：沥青是由多种化合物组成的混合物, 主要由碳、氢两种化学元素组成, 称碳氢化合物。

苯乙烯一丁二烯一苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)或废旧轮胎胶粉等橡胶材料大量用于改善高等级沥青路面性能，为保证工程质量，准确测定改性沥青中橡胶的含量十分必要。

利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱分析法(ATR—FTIR)对基质沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青及其SBS／胶粉复合改性沥青进行分析，建立了改性沥青中SBS、胶粉含量的特征吸收峰强度的标准曲线，进而得到改性沥青中橡胶的含量。

结果表明，该方法可用于SBS、SBS／胶粉复合改性沥青中橡胶含量的测定。

关键词：SBS改性沥青；红外光谱法；SBS；胶粉引言SBS能显著改善沥青路面的抗车辙、抗开裂、抗老化性能，其中SBS的用量对沥青各方面的性能影响很大。

[1]利用透射红外光谱法，采用标准曲线法测定改性沥青中SBS的含量，即先对一系列已知SBS含量的改性沥青标准样品进行测试，建立标准曲线，在相同条件下，根据吸收峰面积，测定未知试样的SBS含量。

但该法受试样用量、样品涂抹的厚度、涂抹的均匀程度及溶剂的挥发程度影响，易造成试验误差。

利用ATR—FTIR，分别研究了改性沥青中SBS、胶粉、沥青基质的特征吸收峰，建立特征峰面积与含量的标准曲线，探索了一种测定改性沥青中SBS含量的方法。

1 试验1.1原材料。

牌号LG501，S／B质量比31／69。

胶粉：该公司耐磨胶粉材料，卡车轮胎全胎胶粉(30目)。

经热重分析胶粉成分：操作油10.4％、橡胶烃51．8％、炭黑30．1％、无机残留物7．7％。

沥青：70#基质沥青。

1.2 改性沥青的制备SBS改性沥青：称取一定量的基质沥青，快速升温到180℃、剪切30min，剪切的同时加人对应量的SBS，然后加入稳定剂搅拌发育，制得SBS改性沥青样品。

胶粉改性沥青：称取一定量的基质沥青，快速升温到190℃、剪切30 min，剪切的同时加入对应量的胶粉，然后加入稳定剂搅拌发育，制得胶粉改性沥青样品。

用于沥青路面施工的红外成像技术求迎不如:红外热成像检测技术红外热成像检测技术的测量温度的原理早在1800年，英国物理学家赫歇尔研究单色光的温度时就发现了：在红光外，用来对比的温度计的温度要比色光中温度计的温度高，他于是就称发现一种看不见的热线，称为红外线。

我们都知道当温度高于绝对零度时，物体的分子都在不停地做无规则热运动，同时产生热辐射，所以自然界中的物体都能辐射出不同频率的红外线。

当物体在常温下时，物体辐射出的红外线是位于中、远红外线的光谱区，容易引起物体分子的共振，有着显著的热效应。

所以，又称中、远红外线为热红外。

而当物体的温度升高到使原子的外层电子发生跃迁时，将会辐射出近红外线。

红外热成像仪的工作原理众所周知，任何高于绝对零度的物体由于其自身分子运动，不停地向外发射红外辐射，红外热成像仪通过接受物体发出的红外线（红外辐射），再由红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号，经电子系统处理，得到与物体表面热分布相应的热像图，从而得出物体表面的温度分布情况。

红外热像仪主要由三个主要部分组成：探测器、监视器和显示屏。

红外热成像测量温度的方法红外热成像温度检测按其检测方式可分为主动式和被动式两大类。

主动式红外检测是将人为产生的特定波长红外光照在被测物体上，再利用红外热像仪接收物体表面反射的特定波长的红外光，从而构成物体的像。

被动式红外热像图的获取又可分为驱动式被动红外热像图获取和自然式被动红外热像图获取。

驱动式被动红外热像图检测是指在实际测量时人为加热被测物体一段时间后，再利用红外热像仪对被测物体表面进行检测。

自然式被动红外热像图是利用红外热像仪直接测量被测物体表面。

红外热成像仪特点因为红外热成像仪其在测量温度方面的优越性突出，所以现在人们广泛运用它进行温度测量。

它主要有以下特点：⑴它属于非接触测量技术，能够快速精准地测量运动的目标。

（2）测温效率高，测温面积大，红外热成像仪可以实现区域化温度检测，可以呈现出被测物体表面红外热像图。

沥青红外光谱检测方法嘿，朋友们！今天咱来唠唠沥青红外光谱检测方法。

这玩意儿啊，就像是给沥青做了一次特别的“体检”！你想想看，沥青就像是我们脚下道路的“保护衣”，它得质量过硬才行啊！那怎么知道它好不好呢？这时候红外光谱检测就派上大用场啦。

咱先说说这个检测是咋操作的哈。

就好比你要给一个人量身高体重，得有专门的工具和方法吧。

检测沥青也一样，得把它放在特定的仪器里，然后通过红外线的照射，就像给它打一束特别的光。

这光可神奇了，能照出沥青里面的各种成分和结构呢。

你说这像不像孙悟空的火眼金睛？一下子就能看出沥青的“真面目”！然后呢，根据得到的光谱图，专业的人员就能分析出沥青的各种特性啦。

这检测方法可重要了，你说要是沥青质量不行，那铺的路不就容易出问题嘛！就好像盖房子用了不好的砖头，那房子能结实吗？而且啊，这个红外光谱检测还挺精准的呢。

它能发现那些我们肉眼看不到的小毛病，这可比我们光靠眼睛看厉害多了吧！这就好比你找东西，你自己找半天找不到，但是用个放大镜一下子就找到了，是不是很神奇？检测的时候可得仔细了，不能有一点儿马虎。

就跟做饭似的，调料放多放少味道都不一样，检测要是不认真，那结果能准吗？还有哦，做这个检测的人也得专业，就像医生给人看病一样，得懂行才行。

不然光谱图摆在面前都不知道咋分析，那不就白瞎了嘛！这沥青红外光谱检测方法啊，真的是为我们的道路建设保驾护航呢！它能让我们知道沥青好不好，能不能用，用了之后会不会出问题。

咱再想想，如果没有这个检测方法，那我们走的路可能没多久就坑坑洼洼了，那多不方便啊！所以说啊，这个检测可太重要啦，可不能小瞧它哟！这就是我对沥青红外光谱检测方法的理解啦，大家觉得是不是这么个理儿呢？原创不易，请尊重原创，谢谢!。