ICS 71.040.50 CCS G 04 37 山东省地方标准 DB 37/T 4417 2021 SBR 改性乳化沥青 中 SBR 含量测定规 程（红外光 谱法）Determination of SBR content in SBR modified emulsified asphalt(Fourier transform infrared spectrometry)2021-10-18 发布 2021-11-18 实施 山东省市 场监督 管 理局 发 布 DB 37/T 4417 2021 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 方 法原 理.2 5 仪 具及 材料 要求.2 一般 规定.2 5.1 仪具 及技 术要 求.2 5.2 材料 及要 求.2 5.3 6 标 准样 品制 作与 测定.2 原材 料.2 6.1 标样 制作.2 6.2 标样 测试 与分 析.3 6.3 标准 曲线 绘制.3 6.4 7 待 测样 品测 定.3 待测 样品 处理.3 7.1 待测 样品 测试.4 7.2 标准A 值 计算.4 7.3 待测 样品SBR 含量 确 定.4 7.4 8 重 复性.4 9 报告.4 附录A（规 范性）SBR 改 性乳化 沥青 标准 样品 制备 方法.5 附录B（资 料性）SBR 改 性乳化 沥青 中 SBR 含 量测 定规程(红 外光 谱法)测 定示例.7 B.1 测定 目的.7 B.2 送检 材料.7 B.3 标样 制作.7 B.4 标样 测试 与分 析.7 B.5 待测 样品 测定.8 附录C（资 料性）检测 报告样 式.10 DB 37/T 4417 2021 II 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 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 定起草。请注意 本文 件的 某些 内容 可能涉 及专 利。本文 件的 发布机 构不 承担 识别 专利 的责任。本文件 由山 东省 交通 运输 厅提出 并组 织实 施。本文件 由山 东省 交通 运输 标准化 技术 委员 会归 口。本文件 起草 单位：山东 省高 速路桥 养护 有限 公司、山东 省交通 科学 研究 院、山 东高 速集团 有限 公 司、道路养 护废 旧材 料可 持续 利用研 发中 心。本文件 主要 起草 人：冯勋 红、樊 亮、荆靖、魏 慧、郭怀亮、马 士杰、王 福海、李永 振、申全 军、毕飞、董 光彬、林江 涛、解 艳波、梁皓、刘新 强、张 锐、高 稳成、王晓 燕、李 峰、王 兴臣、周涛、王 超、展望、王琳 华、崔恒 硕、边兆露、周 圣杰、侯 佳林。DB 37/T 4417 2021 1 SBR 改性乳 化沥青 中 SBR 含量测定 规程（红外光谱 法）1 范围 本文件 规定了 用红 外光谱 仪衰减 全反射（ATR）法 测 定SBR改 性乳 化沥青 中SBR 含量的 仪具、材料、方法与 步骤、精 密度 和检 测报告 等要 求。本文件 适用 于用 红外 光谱 仪ATR 法测 定SBR 改性 乳化 沥青中SBR 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/T 6040 红 外光 谱分 析 方法通 则 GB/T 14666 分 析化 学术 语 JTG E20 公路 工程 沥青 及 沥青混 合料 试验 规程 3 术语和 定义 GB/T 6040、GB/T 14666、JTG E20 界 定的 以及 下列 术 语和定 义适 用于 本文 件。3.1 苯乙烯-丁 二烯 橡胶 styrene-butadiene rubber（SBR）一种由 苯乙 烯和 丁二 烯共 聚而得 的分 子组 成排 列无 规则的 橡胶 弹性 体。3.2 SBR 胶乳 styrene butadiene rubber latex 丁二烯 和苯 乙烯 经低 温聚 合而成 的稳 定乳 液。3.3 SBR 改 性乳 化沥 青 SBR modified emulsified asphalt 在制作 乳化 沥青 的过 程中，同 时加 入SBR 胶 乳，或将SBR 胶乳 与乳 化沥 青成 品混 合，得到 的改 性乳 化沥青产 品。3.4 SBR 改 性乳 化沥 青蒸 发残 留物 residue by evaporation of SBR modified emulsified asphalt SBR 改 性乳 化沥 青完 全脱 水 后得到 的残 留物。3.5 ATR 法 attenuated total reflection method 用于高 吸收 样品 或样 品表 面的测 定方 法。注：红外光以大于临界角的角度入射到紧贴在样品表面的高折射指数晶体时，由于样品折光指数低于晶体，发生全反射，红外光只进入样品极浅的表层，只有某些频率被吸收，测量这一被衰减了的辐射，即得到样品的衰减全反射光谱。来源：GB/T 6040 2019，定义3.15 DB 37/T 4417 2021 2 4 方法原 理 本文件 依据朗 伯-比 尔吸 收 定律，即物质 特征 官能团 在特定 波长处 的红 外光吸 收强度 与其浓 度成 正比。以不 同SBR 含量 的SBR 改性乳 化沥 青蒸 发残 留物 为标准 样品，计算 波数966 cm-1处 与波 数810 cm-1处红外特征 吸收峰 的峰 高比值（A），以峰 高比值（A）与SBR 含 量建 立标 准曲线；通过对 待测样 品进 行红 外光谱测 试、计算 特征 峰峰 高比值（A），对照 标准 曲 线，确 定待 测样 品中SBR 占 沥青的 质量 百分 比；最后通过各 物料 之间 的比 例关 系，确 定SBR 改 性乳 化沥 青 中SBR 含量。5 仪具及 材料 要求 一般规 定 5.1 5.1.1 傅里叶 变换 红外 光谱 仪工 作环境 温度 宜 为 17 25、湿度 不大 于65%。5.1.2 傅里叶 变换红 外光 谱仪、天平、恒温烘 箱、温度计 等仪具 应经具 备资 质的检 定校准 部门标 定 合格，并 在有 效期 内。仪具及 技术 要求 5.2 5.2.1 傅里叶 变换 红外 光谱 仪：1 台，仪器 的最低 分辨 率 不小于0.5 cm-1，并配 备 ATR 附件。ATR 附件中配置 平板 晶体，晶 体类 型为金 刚石 或ZnSe。5.2.2 胶体磨：1 台。5.2.3 恒温烘 箱：1 台，温 度控 制范围 为室 温 至 250，精度2。5.2.4 天平：1 台，最 大称 量 2 000 g，精度0.01 g。5.2.5 电炉：1 台，功 率不 小于500 W。5.2.6 烧杯：6 只，1 000 mL。5.2.7 温度计：1 只，量程 不小 于 250，精 度0.5。5.2.8 秒表：1 只，分 度值0.1 s。5.2.9 pH 计：1 台，分 度 值 0.1。5.2.10 金属或 陶瓷 制盛 样皿：7 只，500 mL。5.2.11 玻璃棒、石 棉垫、脱 脂棉 等。材料及 要求 5.3 5.3.1 盐酸（分析 纯）。5.3.2 蒸馏水。6 标准样 品制 作与 测定 原材料 6.1 标样所 用原料（基 质沥青、SBR胶 乳、乳化剂、其 它 添加剂 等）需 与待 检样品 所用原 料的种 类、型号、来 源、用量 等，保持 一致。标样制 作 6.2 6.2.1 标准样 品制 备 DB 37/T 4417 2021 3 实验室 采用 胶体 磨法 生产SBR 改性 乳化 沥青 标准 样品。应制作 至少5组 不同SBR 含 量的SBR 改 性乳 化沥青标样，且 应覆 盖送 检SBR 改性乳 化沥 青中SBR 含量，具体制 备方 法应 符合 附录A 的要求。6.2.2 蒸发残 留物 制备 将盛有300 g 1 g 试样的 盛 样皿连 同玻璃 棒一 起置于 电炉（放有石 棉垫）上缓 慢加热，边加 热边 搅拌，其 加热温 度不 应致乳 液溢溅，直至 确认 试样中 的水分 完全蒸 发，整个过 程持续38 min 40 min，然后置于 恒温 烘箱 中，在163 3.0 温度 下加 热1 min。标样测 试与 分析 6.3 6.3.1 标样测 试 采用ATR 法 进行 红外 光谱 测 试，傅里 叶变 换红 外光 谱 仪测试 范围4 000 cm-1400 cm-1，扫描 次数 不少于10 次。测 试步 骤如 下：a)测量背 景光 谱；b)将 制 备 好的 乳化 沥 青蒸 发残 留 物 搅拌 均匀 后，取 适量 标 样 涂覆 于傅 里 叶变 换红 外 光 谱仪 ATR附件上 的试 模内，测 定 4 000 cm-1400 cm-1波 数范 围 的红外 吸收 光谱；c)利用红 外光 谱处 理软 件对 810 cm-1和 966 cm-1波 数处 的特征 峰进 行峰 高测 定，并 读 取 数 据。按公式（1）计算A 值。(1)式中：A 966 cm-1处峰 高与810 cm-1处峰 高之 比，精确 到0.001；H966 波数966 cm-1处特 征吸收 峰的 峰高 值；H810 波数810 cm-1处特 征吸收 峰的 峰高 值。6.3.2 标准A 值 按照公 式（2）计算。(2)式中：As 标准A值，即 标样 经 平行检 测得 到A 的算 数平 均 值；Ai 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 不超 过5%，否则 应重 新进 行测 试。标准曲 线绘 制 6.4 以SBR 含量(%)为 横坐 标，对 应的A 值为 纵坐 标，经 线性 拟合得 到标 准曲 线，拟合 曲 线的决 定系 数（R2）不小于0.99。若 拟合 曲线 的决定 系数（R2）小 于0.99，应 重新 进行 测试。7 待测样 品测 定 待测样 品处 理 7.1 DB 37/T 4417 2021 4 按照6.2.2 方 法处 理待检 样 品，得 到待测SBR改 性乳 化 沥青蒸 发残留 物，并计算SBR 改性 乳化沥 青蒸发残留 物含 量。待测样 品测 试 7.2 按照6.3.1 方法，对 待测 样 品进行 测试。标准A 值计 算 7.3 按照6.3.1 和6.3.2 方 法，得到待 测样 品的 标准A值。待测样 品SBR 含 量确 定 7.4 将待测 样品 的标 准A 值与 标 准曲线 进行 比对 和内 插计 算，得 到待 测样 品中SBR 占 沥青的 质量 百分比。待测样 品中SBR 含量 计算：(3)式中：PSBR SBR 改性 乳化 沥青 中SBR 含量，%；P1 SBR 占沥 青的 质量 百分比，%；P2 SBR 改性 乳化 沥青 蒸发残 留物 含量，%。具体测 试示 例，见附 录B。8 重复性 在同一 实验 室，由同 一操 作者使 用同 一仪 器，按照 相同的 方法，对 同一 试样 进行两 次重 复测 定，所得到的 两次 独立 测定 结果 的相对 误差 不超 过5%。9 报告 试验报 告应 包括 以下 内容：a)试样来 源、编号 及状 态；b)试验及 判定 依据；c)仪器设 备及 编号；d)分析测 试结 果；e)测试单 位和 测试 日期。检测报 告可 参照 附录C编制。DB 37/T 4417 2021 5 A A 附录A（规范 性）SBR 改 性乳 化沥 青标 准样 品制备 方法 实验室 采用胶 体磨 法生产SBR 改性 乳化沥 青标 准试样，流程 见图1。标样 中乳 化 剂质量 按式（A.1）计算，基质沥 青质 量按式（A.2）计算，皂液 质量（调节pH 值之后 的皂 液质量）按式（A.3）计算，SBR胶乳蒸 发残 留物 含量 按式（A.4）计 算，SBR 胶 乳质 量按式（A.5）计算。具 体 步骤如 下。a)盛样皿 烘干，备用。准确 称量盛 样皿 的质 量m1(准确至 0.01 g），称 取100 g 1 g 的SBR 胶乳m2（准确 至0.01 g）至盛 样皿中。在130 5 烘箱中，干燥40 min。然 后将盛 样皿 放在 干燥器内冷却至 室温后，取出称量。再放 烘箱中干 燥 10 min，重复 冷却、称量操作步骤，直至前后两 次称 量之 差小 于 0.05 g，记录 此时 样品 质量m3。b)将准确称量的乳化 剂（准确 至 1 g）溶解于一定质量（其数值应小于 按式（A.3）计算得到 的数值）的蒸 馏水 中，即得 到皂液。添 加盐 酸，调节 皂液 pH 值（调 节 pH 值 之 后的皂 液质 量 为按式（A.3）计 算得 到的 数 值）。将沥 青加 热至130 140、皂液 加热 至 50 70（皂液温度 与沥 青温 度之 和不 大于 200），备用。c)将皂液 倒入 胶体 磨中 循 环10 s，再缓 慢倒 入准 确称 量 的基质 沥青（准 确 至1 g），继续循 环60 s，冷却至 室温，即 得到 乳化 沥青标 样。d)乳化沥 青与 准确 称量的 SBR 胶乳（准确至 0.01 g）混合、搅拌，混 合均 匀后 得到 SBR 改性乳化沥青 标样。应制作 至少5 组不同SBR 含 量的SBR 改性 乳化沥 青标 样，且应 覆盖送 检SBR 改性 乳 化沥青 中SBR 含量。如送检SBR 改性 乳化 沥青 中SBR占 基质 沥青 质量 的4%5%，则标 样中 的SBR 含 量 分别为 基质 沥青 的2%、3%、4%、5%、6%。图A.1 流程图 乳化 剂 乳化沥青 乳化剂(A.1)式中：m 乳化剂 乳化 剂质 量，g；m 乳化沥青 乳 化沥 青质 量，g；P 乳化剂 待检 样品 中乳 化剂用 量，%。基质 沥青 乳化沥青 蒸发残留物(A.2)DB 37/T 4417 2021 6 式中：m 基质沥青 基质 沥青 质量，g；m 乳化沥青 乳化 沥青 质量，g；P 蒸发残留物 乳化 沥青 蒸发 残留物 含量，%。皂液 乳化 沥青 基质沥 青(A.3)式中：m 皂液 皂液 质量，g；m 乳化沥青 乳 化沥 青质 量，g；m 基质沥青 基 质沥 青质 量，g。胶乳(A.4)式中：PSBR 胶乳 SBR 胶 乳蒸 发残 留物含 量，%；m1 盛 样皿 的质 量，g；m2 SBR 胶 乳的 质量，g；m3 蒸 发终 了时 盛样 皿和SBR 胶 乳蒸 发残 留物 的 质量，g。胶乳 基质沥青 胶乳(A.5)式中：mSBR 胶乳 SBR 胶 乳的 质量，g；标样 中SBR 含 量，%；PSBR 胶乳 SBR 胶 乳蒸 发残 留物含 量，%；m 基质沥青 基质 沥青 的质 量，g。DB 37/T 4417 2021 7 B B 附录B（资料 性）SBR 改 性乳 化沥 青中SBR 含量测 定规 程(红外 光谱 法)测 定示 例 B.1 测定目 的 确定SBR 改 性乳 化沥 青的SBR 含量。B.2 送检材 料 送检材 料如 下：a)待检SBR 改 性乳 化沥 青 1 000 g；b)该种SBR 改 性乳 化沥 青所 使用的 基质 沥 青 5 000 g；c)该种SBR 改 性乳 化沥 青所 使用 的 SBR 胶乳 5 00 g；d)该种SBR 改 性乳 化沥 青所 使用的 乳化 剂 2 00 g。B.3 标样制 作 根据6.2.1 中规 定的 方法 生 产SBR 改性 乳化 沥青 标准 样 品，先行 生产 蒸发 残留 物 含量60%的 乳化 沥青2 000 g，再 按照一 定比 例 掺加SBR 胶乳 形成SBR 改性 乳化沥 青；然 后按 照6.2.2 中规定 的方法 处理 待检样品，得 到SBR 改 性乳 化沥 青 蒸发残 留物。具体步 骤如 下。a)盛样皿 烘干，备用。准 确称 量盛样 皿的 质 量105.03 g，称 取100.13 g 的SBR 胶 乳至盛 样皿 中。在 130 5 烘 箱中，干燥 40 min。然后 将盛 样 皿放在 干燥 器内 冷却 至室 温后，取出 称量。再放烘 箱中 干燥 10 min，重复冷 却、称量 操作 程序，直至 前后 两次 称量 之差 小于 0.05 g，记录此时 样品 质 量170.12 g。b)按厂家 推荐 的乳 化剂 含 量2.8%，称 取56 g 乳 化剂，溶解 到 720 g 蒸 馏水 中形 成皂液；加入 盐酸调节 皂 液pH 值为2，此 时皂液 质量 为800 g，皂 液 加热 到60；沥青 质 量 1 200 g，加 热至140，备 用。c)清洁、预热 乳化 沥青 胶体 磨，先 将皂 液倒 入胶 体磨 中循环 10 s，再将 140 的沥青 缓慢 倒 入胶体磨 继续 循 环60 s，形 成乳化 沥青。d)制作 5 组不 同 SBR 含 量的 SBR 改 性乳 化沥 青标 样。将 300 g 乳 化沥 青与 SBR 胶乳混 合、搅拌，混合均 匀后 得 到SBR 改性 乳化沥 青标 样。各标 样的SBR 含 量分 别为 基质 沥青 的2%、3%、4%、5%、6%，对应 加入 的SBR 胶乳质 量 为5.54 g、8.31 g、11.08 g、13.85 g、16.62 g。e)将盛有300 g SBR 改 性乳 化 沥青的 盛样 皿连 同玻 璃棒 一起置 于电 炉（放有 石棉 垫）上缓 慢加 热，边 加 热边 搅 拌，其加 热 温度 不 应致 乳 液溢 溅，直 至确 认 试样 中 的水 分完 全 蒸发，整个 过程持续40 min，然后 置于 恒温 烘箱中，在 163 3.0 温度 下加 热1 min。B.4 标样测 试与 分析 B.4.1 标样测 试 根据6.3 中 规定 的方 法，采 用傅里 叶变 换红 外光 谱仪，分 别测 定不 同标 样4 000 cm-1400 cm-1波 数范围 的 红外 吸 收光 谱。利 用红 外 光谱 处 理软 件 对位 于810 cm-1和966 cm-1波数 处 的特 征 峰进 行 峰高 度 测定，读取数 据，按式（1）计 算 各标样 的A 值。每种标 样重 复测 试不 少于5 次，直至 至少 有5次 测试 的A值与 平均A 值相 对偏 差不 超过5%。取这5 次测试平均A值 为该 标样 的标 准A值。本次 试验 测得 各标 样 的标准A值 如下 表所 示。DB 37/T 4417 2021 8 表B.1 不同 SBR 含 量标 样的 标 准A 值 SBR 含量 2%3%4%5%6%A 值 0.687 0.918 1.232 1.659 1.890 0.684 0.922 1.243 1.651 1.922 0.689 0.923 1.239 1.666 1.865 0.685 0.921 1.231 1.661 1.834 0.687 0.925 1.246 1.649 1.875 标准 A 值 0.686 0.927 1.238 1.625 1.877 B.4.2 标准曲 线绘 制 根据表B.1 中数 据进 行线 性 回归拟 合，制作 标准 曲线，如下 图所 示。图B.1 标准曲 线 该拟合 曲线 的决 定系 数R2=0.994，满 足6.4 中规 定的 不小于0.99 的要 求，可作 为标准 曲线 使用。B.5 待测样 品测 定 B.5.1 待测样 品的 处理 按照6.2.2 中 规定 的方法 处 理待测 样品，得到SBR 改 性 乳化沥 青蒸发 残留 物，并 计算SBR 改性 乳化 沥青蒸发 残留 物含 量为62%。B.5.2 待测样 品测 试 按照6.3 中规 定的方 法对 待 测样品 进行红 外光 谱测试 分析，得到待 测SBR 改性 乳 化沥青 样品的 标准A值为1.426，计 算过 程如 表B.2所 示。表B.2 待测样 品 A 值 A 值测量结果 1.431 1.420 1.434 1.418 1.427 标准 A 值 1.426 y=0.308x+0.0386 R=0.9942 00.511.522.50 1 2 3 4 5 6 7标准A 值 SBR 含量（%）DB 37/T 4417 2021 9 B.5.3 待测样 品中SBR 含量 确定 将待检 样品 的标 准A 值与 标 准曲线 进行 比对 和内 插计 算，确 定待 测样 品中SBR 占 沥青的 质量 百分 比为4.5%。按照7.4 中 式（4）计 算，得到待 测样 品中SBR 含量 为：2.7%。DB 37/T 4417 2021 10 C C 附录C（资料 性）检测报 告样 式 表C.1 给出 了检 测报 告样 式。表C.1 检测报 告样 式 报告 编号：检 测 报 告 工程名称 检测项目 检测类别 委托单位 检测单位 日期 DB 37/T 4417 2021 11 表C.1 检 测报 告样 式（续）SBR 改性乳化沥青蒸发残留物中 SBR 含量检测报告 试验室名 称：报告编号：委托单位 委托编号 工程名称 样品编号 工程部位/用途 样品名称 试验依据 判定依据 样品描述 主要仪器设备及编号 厂家（产地）沥青种类 试验日期 代表数量 分析检测结果：SBR 占沥青的 质量百分比：_；SBR 改 性乳化沥青 中 SBR 含量：_。附图 1：标准曲线图 附图 2：试样红外光谱图 备注：本检测仅对来样负责。检测：审核：签发：日期：年 月 日（专用章）