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紅外光譜的瀝青性能快速檢測技術(shù)

更新時間:2024-09-26      點擊次數(shù):325

紅外光譜的瀝青性能快速檢測技術(shù)


瀝青是道路領(lǐng)域中的重要材料,道路瀝青包括基質(zhì)瀝青和改性瀝青等。其中,瀝青的針入度、軟化點、延度、蠟含量、

SBS含量是評價瀝青材料路用性能的重要物理力學(xué)質(zhì)量指標(biāo),也是瀝青生產(chǎn)、瀝青銷售和道路施工等過程中必須檢測的指標(biāo),

目前各宏觀物理力學(xué)指標(biāo)的檢測仍然分別沿用GBT 4507-2014瀝青軟化點測定法(環(huán)球法)、GBT 4508-2010瀝青延度測定法、GBT4509-2010瀝青針入度測定法、SHTO 425-2003石油瀝青蠟含量測定法測定,指標(biāo)的檢測過程需要多種瀝青檢測設(shè)備,操作過程復(fù)雜,檢測周期長,長期存在著檢測結(jié)果滯后于需求的情況,嚴重影響著過程中對瀝青質(zhì)量的監(jiān)控,因此有必要研究瀝青性能的快速檢測技術(shù)。

瀝青是一種來自于自然界或石油工藝的深棕色或黑色物質(zhì),是在自然界溫度和壓力變化的條件下經(jīng)過幾百萬年的有機化學(xué)反應(yīng)形成的,

瀝青質(zhì)量的90%-95%是由碳和氫構(gòu)成的,因此瀝青也被稱為碳氫化合物,同時還含有氮、氧、硫等雜原子和金屬元素。

瀝青則是由眾多元素構(gòu)成的分子量大小不一的有機混合物,根據(jù)瀝青原油來源及后期加工工藝的不同,瀝青中含有的分子組成、

結(jié)構(gòu)會有差異,這種差異可采用FTIR技術(shù)進行檢測。

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FTIR全稱為FourierTransform infrared spectroscopy,即傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于分析材料的官能團,

及化學(xué)反應(yīng)中材料化學(xué)鍵的變化情況,其工作原理是:光源發(fā)出紅外光,被分束器分為兩束,一束到達定鏡,一束到達動鏡,

動鏡以恒定速度直線運動,兩束光也將形成光程差,產(chǎn)生干涉。干涉光在分束器會合后照射在樣品上,樣品對某些頻率的紅外光產(chǎn)生吸收,

改變干涉光的強度,從而獲得樣品的干涉圖,最終通過傅里葉變換對干涉圖進行處理,得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長的紅外吸收光譜圖。

基于吸光度強度和化學(xué)鍵濃度之間的關(guān)系,可利用FTIR進行定量分析。布格定律最早對吸光度強度和化學(xué)鍵濃度之間的關(guān)系進行了描述,

并在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)某些化學(xué)鍵是一種多組分的混合物,化學(xué)鍵的吸光度和化學(xué)鍵的濃度成正比。

下圖為SBS改性瀝青中常見的化學(xué)鍵或官能團出現(xiàn)的波數(shù)位置。

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采用了新型FTIR紅外光譜圖解析方法,大大提升了光譜對照的針對性,同時提升了光譜對照的準(zhǔn)確性。

與常規(guī)的采用二維紅外光譜圖推算SBS改性瀝青中SBS摻量的結(jié)果相比,偏差比例由原來的18.18%降低到3.27%。


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