T0636—2025 沥青红外光谱试验
本文引用JTG 3410-2025《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》-T0636—2025 沥青红外光谱试验
1目的与适用范围
1.1本方法适用于测定沥青的红外光谱，即不同波数下的吸光度谱。
1.2本方法也适用于测定聚合物改性乳化沥青残留物的红外光谱，计算聚合物改性剂含量。
1.3本方法也适用于测定两个沥青样品的红外光谱，计算沥青样品之间的相似度。
1.4本方法也适用于测定加热老化前后的沥青，或回收沥青的红外光谱，评价沥青抗老化性能或老化程度。
2仪具与材料
2.1红外光谱仪：傅里叶变换红外光谱仪，由主机、附件等组成。
TD-AFL30Q型沥青红外光谱仪
2.1.1主机：由光源、干涉仪、试样槽、检测器、数据采集系统组成， 分辨率不低于1.0cm-1， 波数范围4000～650cm-1， 波数精度应小于设定分辨率的1/2， 信噪比不小于6000:1(分辨率4.0cm-1条件下空白扫描5s的吸收谱中吸光度最大峰值与最小峰值之比)。
2.1.2按试验方法选择如下之一的附件：
(1)ATR全反射法：宜采用硒化锌或金刚石平板晶体片ATR附件。
(2)透射法：透射附件，可采用压片制成的溴化钾晶体片，或抛光的氯化钠、氯化钾晶体片。
(3)潮湿、湿润地区应配备防潮密封箱，用于存放主机、晶体片，溴化钾晶体片等宜在干燥器中存放；有条件时，主机配备防潮除湿功能。
2.2电热鼓风干燥箱：满足 T0602 中2.1要求的烘箱。
2.3天平： 最大称量200g，感量不大于0.1mg，1台； 最大称量1000g，感量不大于0.1g，1台；最大称量5～10kg，感量不大于0.1g。
2.4温度计：量程0～200℃或0～300℃，分度值1℃。
2.5试样制备装置：满足T0602中2.11要求的沥青制备装置。
2.6试样制备容器：满足T0602中2.12要求的沥青制备容器，不少于5个。
2.7盛样容器：可加热的、密封带盖的广口金属容器(如罐、桶等),容量100mL，不少于5个。
2.8计时器：秒表或电子计时器，最小分度值0.1s，最大允许误差±0.10s/h。
2.9 ATR全反射法相关仪器。
2.9.1平头铲：厚度0.15～0.3mm，宽度与晶片宽度一致，加热不变形；也可采用满足要求的刮刀。
2.9.2圆头玻璃棒。
2.10透射法相关仪器。
2.10.1压片装置：用于制备溴化钾晶体片，包括玛瑙研钵、研磨棒、模具、压片机。玛瑙研钵、研磨棒，将溴化钾碎晶研磨成纯粉体；模具由底座、模具框、顶盖组成，用于晶体片的制作；压片机，最大压力不小于75kN。
2.10.2小玻璃瓶。
2.10.3滴定管
2.10.4红外干燥灯。
2.11 ATR全反射法相关材料。
2.11.1溶剂：清洗ATR晶体表面的挥发性溶剂，四氯化碳(分析纯)或无水煤油或无水乙醇或丙酮等，不得使用含水的溶剂。
2.11.2隔离纸：四氯乙烯薄膜或锡箔纸，尺寸比ATR晶体片大。
2.12透射法相关材料。
2.12.1溴化钾(可选)：粉末晶体，光谱纯级，在使用过程中应保持干燥状态。
2.12.2溶剂：光谱纯级，四氢呋喃或三氯乙烷或四氯化碳等。
2.12.3超声波清洗器(可选)：功率可调。
2.13标准样品：进行一致性标定用标准样品，一组4个样品，以A样品为基准样品，B样品与基准样品的相似度标称值为75%～84%，C样品与基准样品的相似度标称值为85%～94%，D样品与基准样品的相似度标称值为94%～100%。标准样品的相似度精度为±1%。
注：标准样品应由专业单位生产、专业单位定值，稳定性试验不少于2年，应附相关定值证书。
2.14高速离心分离器：可选，仅用于混合料中沥青回收。可装置4个以上的离心管，离心力不小于770g。
2.15离心管：可选，仅用于混合料中沥青回收。容量不小于250mL。
2.16其他：脱脂棉、电炉、石棉垫、电吹风、镊子、量筒等。
3试验条件和设备校准
3.1红外光谱试验时，试验室应具备如下环境条件：
(1)环境温度：15～30℃，红外光谱仪测定时温度恒定。
(2)相对湿度：不超过65%，宜空调全天除湿。
(3)环境中无影响测量的气体、无灰尘。
(4)避免日光直射、空调风口直吹，无影响试验的振动、无电磁场干扰。
(5)测量时保持电源电压、频率稳定。
3.2红外光谱仪，软硬件系统应进行专业认证；新设备或每使用3个月，应采用标准样品进行相似度标定，系统检测的相似度与标准样品相似度标称值之差应不大于1个单位。
4试验准备
4.1按 T0601 取代表性沥青样品，或按 T0701 取代表性沥青混合料样品。
4.2采用红外光谱法测定聚合物改性剂含量时，应按如下要求制备基准样品。
4.2.1制备基准样品的原料，基质沥青、聚合物改性剂、稳定剂等添加剂应与待检样品所用原料的种类、型号、来源、用量等保持一致。
4.2.2按照 T0602 方法室内制备聚合物改性沥青或聚合物改性乳化沥青基准样品，应制作不少于5组不同聚合物含量的基准样品，每个基准样品不少于500mL，且应覆盖待检样品聚合物含量。
4.2.3基准样品制备工艺及关键工序温度、时间等参数宜与待检样品加工时参数一致。
4.2.4当沥青加工原料、工艺或配方发生变化，或相关性系数不满足要求时，应重新制备基准样品。
4.3采用红外光谱法测定沥青相似度时，应按如下要求准备基准样品。
4.3.1按 T0601方法取代表性样品不少于3次，搅拌均匀后从样品中取等量沥青混合后组成一份基准样品。
4.3.2基准样品应按相关标准或设计文件检验合格。
4.3.3当沥青加工原料、工艺或配方发生变化，或不满足要求时，应重新准备基准样品。
4.4若应用溴化钾晶体片采用压片机将溴化钾粉体压制成厚度均匀、光洁透明的晶体片备用，溴化钾粉末用量约150mg。若应用氯化钠、氯化钾晶体片或ATR晶体片，用脱脂棉蘸取四氢呋喃等溶剂清洗晶体片表面，清洗时应沿同一个方向擦洗，直至脱脂棉洁白、无变色，然后风干或用电吹风等吹干溶剂。
4.5每次测试之前，应采用拟用晶体片进行空白扫描，储存每个晶体片空白扫描吸光度谱，用于该晶体片后续吸光度谱的背景修正。
5试样准备
5.1 ATR全反射法，按如下方法之一准备试样。
5.1.1沥青试样，按T0602方法将沥青样品加热至充分流动，搅拌均匀，将100~120℃热平头铲或圆头玻璃棒插入沥青中约1～2cm，蘸取少量沥青，涂覆在ATR附件晶体片上，厚度约1mm；平头铲涂抹时应放平，不要接触晶体片；沥青应均匀涂满晶体片。试样干燥器中冷却2～5min后备用。涂覆温度宜不大于140℃，温度过高会导致晶体片开裂。检查晶体片底部是否有任何气泡或非接触点。
5.1.2沥青试样，按T0602方法将沥青样品加热至充分流动，搅拌均匀。将隔离纸用胶带固定在试验台上，取少量沥青均匀滴在隔离纸上，用平头铲刮平，厚度约1mm，待冷却后切出比ATR晶体片稍大面积，将沥青膜放在ATR晶体片上，用手指按压去除气泡，使两者充分接触。注意按压压力不宜过大，避免晶体片开裂。检查晶体片底部是否有任何气泡或非接触点。
5.1.3对于乳化沥青样品，可按T0651或T0612等方法获取不少于2g沥青试样，再按5.1.1或5.1.2方法制备试样。
5.1.4对于松散沥青混合料，缩分出适量混合料；对于沥青混合料芯样，在100℃±5℃烘箱中加热30min，破碎成颗粒后缩分出适量混合料。按如不方法之一准备试样，其中回收沥青法为标准方法。
(1)按T0726或T0727方法回收不少于2g沥青试样，再按5.1.1或5.1.2制备试样。
(2)取约2mm颗粒直接放在ATR金刚石单元上进行扫描(仅适用于测定沥青老化程度)。
(3)取约2mm颗粒直接放在ATR金刚石单元上，滴入2~3滴溶剂，待溶剂干燥后直接测量(仅适用于测定沥青老化程度)。
5.2透射法，按如下方法之一准备试样。
5.2.1沥青试样，按T0602方法将沥青样品加热至充分流动，搅拌均匀后取2g试样，移入小玻璃瓶中；待冷却至室温后，加入20~30mL溶剂，加盖后摇晃玻璃瓶，必要时用超声波清洗机超声溶解5min；静置30min后，用滴定管取沥青溶液，从正上方滴在晶体片中央，一般为5~9滴，确保完全覆盖晶体片表面；让沥青溶液室温下蒸发，蒸发至开始凝固(薄膜不透明时)后再用红外干燥灯或在100℃烘箱中烘干约10min，去除任何残留溶剂；然后放入干燥器中备用。
5.2.2沥青试样，按T0602方法将沥青样品加热至充分流动；将晶体片用红外干燥灯或在预加热至90～100℃烘箱中加热约10min；将加热晶体片放在洁净的布上，沥青样品搅拌均匀后， 用玻璃棒蘸取适量沥青液滴涂抹在晶体片表面，涂抹平整、均匀， 厚度约为0.1～0.5mm；然后放入干燥器中备用。
注：对于EAA(乙烯-丙烯酸共聚物)等难以溶解的沥青样品，宜按本方法准备试样。
5.2.3对于乳化沥青样品，可按T0651或T0612等方法回收不少于2g沥青试样，再按5.2.1或5.2.2方法制备试样。 也可取2g乳化沥青试样，移入小玻璃瓶后， 放入负压约98.5kPa、105℃真空干燥箱中烘干不少于2h；在干燥器中冷却后，在小玻璃瓶中加入溶剂，直接按5.1.1方法制备试样。
5.2.4 对于松散沥青混合料， 缩分出适量混合料； 对于沥青混合料试块， 在100℃±5℃烘箱中加热30min，破碎成颗粒后缩分出适量混合料，按如下方法之一准备试样，其中回收沥青法为标准方法。
(1)取适量混合料，按T0726或T0727方法回收不少于2g沥青试样，再按5.2.1或5.2.2制备试样。
(2)取70g混合料移入带盖容器中，加入10mL甲苯(或三氯乙烯),加盖后浸泡一夜，必要时用超声波清洗机超声溶解5min；然后移入60℃水浴中加热30min，搅拌1次后再加热15min；搅拌溶液后，将溶剂移入离心管中，注意集料颗粒不要进入离心管；在混合料中再加入5mL甲苯(或三氯乙烯),加热15min，搅拌后将溶剂移入离心管中。按T0726方法离心分离30min，取管中上部清液5mL移入小玻璃瓶中；静置30min后，按5.1.1方法取沥青溶液，滴在晶体片中央，再蒸发、烘干成膜。
注：对于EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、EMA(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物)改性混合料，宜采用甲苯溶剂，同时甲苯中加入5%甲基酒精。
(3)取20g混合料移入带盖容器中，加入10mL甲苯(或三氯乙烯),加盖后浸泡一夜，其间进行适当搅拌；取溶液上部清液，按5.1.1方法滴在晶体片中央，再蒸发、烘干成膜(仅适用于测定沥青老化程度)。
5.3对于聚合物改性剂含量或沥青相似度试验，待检样品的试样准备应与基准样品的试样准备方法、条件一致。
6试验步骤
6.1启动红外光谱仪系统进行预热，设定扫描参数，包括波数范围、分辨率、扫描次数，分辨率宜为4cm-1，扫描次数宜不少于32次。
6.2试样准备之前，进行拟用晶体片空白扫描，用于背景修正。
6.3将晶体片及制备好的试样在红外光谱仪上安装好，采用ATR全反射法或透射法进行红外光谱扫描，计算吸光度谱。
6.4空白扫描参数应与试样扫描参数一致。在聚合物改性剂含量、沥青相似度试验时，待检样品扫描用红外光谱仪设备型号、规格、附件及扫描参数应与基准样品扫描参数一致。
6.5一种样品应扫描不少于3个试样。
6.6当红外光谱法用于分析聚合物改性剂含量时，对于基准样品，需要测定不少于5组不同聚合物改性剂含量的样品，每组样品平行测定不少于5个试样；对于待检样品，平行测定不少于5个试样。
6.7当红外光谱法用于分析沥青相似度时，对于基准样品，需要平行测定不少于10个试样；对于待检样品，平行测定不少于3个试样。
6.8每次测试完毕，溴化钾晶体片应废弃；其他晶体片应用滴定管取溶剂滴在晶体片上，浸泡沥青试样5min以上，然后用棉签沿着同一个方向擦洗晶体片，擦洗干净后，用脱脂棉擦干。
7数据处理
7.1吸光度谱归一化和数据质量的分析
7.1.1吸光度谱归一化：实测吸光度谱进行背景修正后，以2920cm-1波数附近特征峰吸光度最大值归化为2，以4000～3650cm-1特征峰吸光度平均值归化为0，进行吸光度谱归一化。波数1910～1820cm-1区域的特征峰吸光度波动幅度应小于0.015，否则该数据应舍弃。
7.1.2按式(T0636-1)和式(T0636-2)计算试样吸光度系数IQ1i、IQ2i，精确至0.001。
IQ1i=H2920/H1455 (T0636-1)
IQ2i=H2920/H810 (T0636-2)
式中：IQ1i、IQ2i——第i个试样吸光度系数；
H2920——2920cm-1波数附近特征吸收峰峰高(不进行基线修正)
H1455——1455cm-1波数附近特征吸收峰峰高(不进行基线修正)
H810——810cm-1波数附近特征吸收峰峰高(不进行基线修正)。
7.1.3按式(T0636-3)和式(T0636-4)计算样品吸光度系数相对偏差δQ1i、δQ2i，精确至0.001。
(T0636-3)
(T0636-4)
式中：δQ1i、δQ2i——第i个试样吸光度系数IQ1i、IQ2i相对偏差；
n——平行试验次数。
7.1.4若一个试样吸光度系数相对偏差δQ1i、δQ2i不满足如下要求，则予以舍弃。当沥青混合料直接测定吸光度谱评价沥青老化程度时，可不要求。
(1)对于室内制备沥青样品，δQ1i≤3%，或δQ2i≤7.5%。
(2)对于非室内制备沥青样品，δQ1i≤3%，或δQ2i≤5.5%。
7.1.5若剩余有效试样数不满足如下要求，则重新试验：
(1)应不少于3个有效试样。
(2)聚合物改性剂含量试验时，对于基准样品，每组样品不少于4个有效试样；对于待检样品，不少于4个有效试样。
(3)沥青相似度试验时，对于基准样品，不少于8个有效试样；对于待检样品，不少于3个有效试样。
7.1.6有效试样吸光度谱，分析特征峰，确定峰位，采用两点基线法修正后计算特征峰的峰高和峰面积。
7.2沥青相似度数据处理
7.2.1对基准样品的一组有效试样的吸光度谱计算平均值，得到一个基准样品吸光度谱。
7.2.2采用专业分析软件，通过全谱图峰位、峰形、峰面积和特征指数等分析待检样品的有效试样吸光度谱与相应基准样品吸光度谱的差异，计算两者相似度，精确至0.1%。
7.2.3计算全部有效试样相似度的平均值，精确至0.1%。
7.3聚合物改性剂含量数据处理
7.3.1根据掺加改性剂前后沥青吸光度谱，分析确定聚合物改性剂特征官能团相应的特征峰位，一般聚合物改性剂的特征峰位为：
(1)SBS、SBR、SB类为965cm-1(丁二烯中间嵌段B)或699cm-1(苯乙烯S)。
(2)CR类为1650cm-1。
(3)EVA、EMA、EEA类为1740cm-1。
(4)EAA类为1700cm-1。
注：对于PPA、SIS等改性剂，无特征峰；部分聚合物改性剂特征峰与基质沥青相同。
7.3.2根据基质沥青吸光度谱，确定基质沥青较为稳定的特征峰位作为参考峰位，一般为810cm-1或1376cm-1。
7.3.3根据聚合物改性剂、基质沥青的特征峰位，构造聚合物改性剂含量相关的特征系数，可采用如下特征系数：
(1)按式(T0636-5)计算特征系数IP1，精确至0.001。
IP1=AP/H1376 (T0636-5)
式中：IP1——特征系数；
AP——聚合物改性剂的特征峰位的峰面积，其中SBS、SBR、SB类改性剂可选择峰位965cm-1、699cm-1中的一个峰位；
H1376——1376cm-1特征峰位的峰面积。
(2)按式(T0636-6)计算特征系数IP2，精确至0.001。
IP2=HP/H1376 (T0636-6)
式中：IP2——特征系数；
HP——聚合物改性剂的特征峰位的峰高，其中SBS、SBR、SB类改性剂可选择峰位965cm-1、699cm-1中的一个峰位；
H1376——1376cm-1特征峰位的峰高。
(3)按式(T0636-7)计算特征系数IP3，精确至0.001。
IP3=AP/(AP+A800) (T0636-7)
式中：IP3——特征系数；
A800——810cm-1特征峰位的峰面积。
(4)按式(T0636-8)计算特征系数IP4，精确至0.001。
IP4=（A965+A699）/（A1376+A810） (T0636-8)
式中：IP4——特征系数；
A965、A699——965cm-1、699cm-1特征峰位的峰面积
7.3.4计算基准样品各组有效试样特征系数的平均值，精确至0.001。
7.3.5按式(T0636-9)计算基准样品各组试样的聚合物改性剂用量，精确至0.01。
PP=mp/（mp+mB+mAdd） (T0636-9)
式中：PP——聚合物改性剂用量，%
mp——聚合物改性剂质量，g
mB——基质沥青质量，乳化沥青为残留物中基质沥青质量，g
mAdd——稳定剂等添加剂质量，g。
7.3.6根据基准样品数据，绘制特征系数PP-聚合物添加剂用量PP曲线，按式(T0636-10)进行线性拟合。
PP=kiIPi+bi (T0636-10)
式中：ki、bi——线性回归拟合系数。
7.3.7选择相关系数最高，且相关系数不小于0.99的曲线相应特征系数和拟合方程，用于待检样品的聚合物改性剂用量的计算。
7.3.8根据7.3.7确定的拟合方程和特征系数，采用待检样品的试样吸光度谱，计算有效试样的特征系数平均值，代入拟合方程计算得到聚合物改性剂用量，精确至0.01%。
7.4沥青老化数据处理
7.4.1根据老化前后沥青吸光度谱变化，分析表征基质沥青或改性剂老化性能的特征峰位，一般基质沥青可选1700cm-1、1030cm-1，SBS、SBR改性剂可选966cm-1、700cm-1。
7.4.2根据基质沥青吸光度谱，确定基质沥青较为稳定的特征峰位作为参考峰位，一般为1376cm-1或1600cm-1。
7.4.3沥青老化可采用多个老化因子进行评价。根据表征基质沥青或改性剂老化性能的特征峰位和基质沥青稳定的特征峰位，构造沥青老化特性相关的老化因子，至少包括如下老化因子：
(1)按式(T0636-1)计算沥青试样老化因子IC1，精确至0.001。
IC1=A1700/A1376 (T0636-11)
式中：IC1——试样老化因子；
A1700——1700cm-1波数附近特征峰位的峰面积。
(2)按式(T0636-12)计算沥青试样老化因子IS1，精确至0.001。
IS1= A1030/A1376 (T0636-12)
式中：IS1——试样老化因子；
A1030——1030cm-1波数附近特征峰位的峰面积。
(3)按式(T0636-13)计算SBS、SBR改性剂老化因子IB，精确至0.001。
IB=A966/A700 (T0636-13)
式中：IB——试样改性剂老化因子。
7.4.4计算全部试样老化因子的算术平均值，精确至0.001。
8报告
8.1试验项目名称和执行标准。
8.2样品的编号、名称、产地和规格。
8.3接样日期、样品描述。
8.4试验日期，仪器设备的名称、型号及编号。
8.5试样制备方法、试验溶剂、试验方法、试验参数；吸光度谱；基准吸光度谱(可选)、特征系数-聚合物含量回归参数(可选);计算的聚合物改性剂含量，或相似度，或老化因子等试验结果。
8.6其他需要说明的情况。
在我单位整理过程中有可能会出现部分错误，仅供参考，建议购买正版试验标准。
