紅外光譜法在基質(zhì)瀝青不同品牌判定上的應(yīng)用
基質(zhì)瀝青,由于產(chǎn)地及品牌的不同,化學(xué)成分存在微小的差異,能否對基質(zhì)瀝青產(chǎn)地及品牌進(jìn)行精確判定,對于路面施工監(jiān)理和工程雙方來講無論是在質(zhì)量監(jiān)管和質(zhì)量控制上都有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
本研究以克煉90、眀源90兩個(gè)品牌的基質(zhì)瀝青樣品為研究對象,利用中紅外光譜技術(shù)對樣品進(jìn)行光譜掃描,結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立基質(zhì)瀝青品牌鑒別模型。結(jié)果表明,在經(jīng)過光譜預(yù)處理后,建立基質(zhì)瀝青產(chǎn)地或品牌鑒別模型,對未參與建模的樣品進(jìn)行預(yù)測,樣品判定結(jié)果非常理想。
1、實(shí)驗(yàn)條件
1.1材料與方法
瀝青標(biāo)準(zhǔn)樣品來源于新疆某在建工程項(xiàng)目,含克煉90、眀源90兩個(gè)品牌,樣品在室溫25℃條件下保存。
1.2儀器及附件
FTIR-650高配 傅里葉變換紅外光譜儀;
液體測試附件 單次ATR附件(硒化鋅晶體,45°入射);
1.3測試條件
分辨率: 4cmP-1P
掃描次數(shù): 32次
2、譜圖分析
2.1測試譜圖疊加
2.2相似度分析
對兩類樣品進(jìn)行相似度分析,分析結(jié)果如上圖所示,結(jié)果顯示兩個(gè)品牌基質(zhì)瀝青樣品沒有明顯區(qū)別,直接通過相似度分析無法同時(shí)對兩個(gè)品牌基質(zhì)瀝青進(jìn)行品牌區(qū)分。
2.3多元統(tǒng)計(jì)分析
使用多元統(tǒng)計(jì)分析時(shí)對兩個(gè)品牌瀝青進(jìn)行分析。
紅
使用主成分分析、偏最小二乘判別對兩個(gè)品牌瀝青樣品進(jìn)行分析,結(jié)果如上圖所示兩個(gè)品牌瀝青數(shù)據(jù)分別按照各自屬性進(jìn)行分布。
2.4分類模式識別
瀝青品牌識別
使用偏最小二乘判別分析算法對兩個(gè)品牌瀝青的測試集數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識別,結(jié)果如下:
3、結(jié)論
利用中紅外光譜技術(shù)對樣品進(jìn)行光譜掃描,對克煉90、眀源90兩個(gè)品牌基質(zhì)瀝青樣品進(jìn)行研究,結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立基質(zhì)瀝青品牌識別模型;結(jié)果表明,在經(jīng)過光譜預(yù)處理后,建立瀝青品牌識別模型,對未參與建模的樣品進(jìn)行預(yù)測,克煉90和眀源90瀝青樣品識別率皆為,判定結(jié)果非常理想。
紅外光譜法在改性瀝青中SBS含量測定上的應(yīng)用
SBS改性瀝青優(yōu)良的路用性能已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可并已大量應(yīng)用于高等級公路、機(jī)場道路、橋面鋪裝等工程的建設(shè)與養(yǎng)護(hù)。SBS改性瀝青是基質(zhì)瀝青與改性劑SBS的共混物,SBS含量是決定SBS改性瀝青路用性能的重要因素之一。
本文研究了基質(zhì)瀝青、SBS的紅外光譜特征,并根據(jù)Lambert-Beer定律,利用待測物質(zhì)特征官能團(tuán)在特定波數(shù)處的紅外吸收強(qiáng)度與物質(zhì)濃度的正比關(guān)系,對改性瀝青中SBS改性劑的含量進(jìn)行了測定。
改性瀝青紅外光譜圖中966 cm-1處的C=C基團(tuán)上碳?xì)滏I彎曲振動(dòng)特征吸收峰,和1377 cm-1處的CH3基團(tuán)上碳?xì)滏I彎曲振動(dòng)特征吸收峰,作為SBS含量測定的特征吸收峰,分別測量特征吸收峰面積(A966和A1377),計(jì)算峰面積的比值,以比值與SBS含量建立線性關(guān)系曲線。
實(shí)驗(yàn)條件:
儀器及附件:
FTIR-650高配 傅里葉變換紅外光譜儀;
液體測試附件 可拆液體池(KBr材質(zhì));
其它:
(CBCl44B)
基質(zhì)瀝青
SBS標(biāo)準(zhǔn)品
分析天平等。
測試條件:
分辨率: 4cmP-1P
掃描次數(shù): 32次
檢測器: DTGS
1、基質(zhì)瀝青和 SBS改性劑紅外光譜
基質(zhì)瀝青
SBS改性劑
2、不同濃度SBS改性瀝青標(biāo)線制作
將不同濃度的SBS改性瀝青樣品進(jìn)行溶解涂膜,以為背景記錄其在966 cm-1處和1377 cm-1處的峰面積,以兩者的峰面積比為橫坐標(biāo)、改性瀝青的百分含量為縱坐標(biāo)建立工作曲線(如下圖)。
結(jié)論:
根據(jù)Lambert-Beer定律,根據(jù)SBS改性劑特征官能團(tuán)在特定波數(shù)處的紅外吸收強(qiáng)度與物質(zhì)濃度的正比關(guān)系,應(yīng)用傅里葉紅外光譜技術(shù)對966 cm-1處和1377 cm-1處的峰面積比與改性劑的含量相關(guān)性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明應(yīng)用該方法測定改性瀝青中SBS的含量,方法準(zhǔn)確、快速,工作曲線RP2P可以達(dá)到0.99,滿足定量的測定要求。