改性沥青中SBS改性剂掺量测试方法(滴定法)

改性沥青中SBS改性剂掺量测试方法（滴定法）
1 范围
本标准规定了改性沥青中SBS改性剂掺量测试的化学滴定法，本标准适用于对现场改性或工厂制备的路用改性沥青中SBS改性剂的掺量进行控制。

2 规范性引用文件
下列文件对于本标准的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标准。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。

GB/T 601 《化学试剂标准滴定溶液的制备》
GB/T 9725 《化学试剂电位滴定法通则》
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
SBS改性剂 styrene-butadiene-styrene block copolymer
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，称为热塑性丁苯嵌段共聚物或热塑性丁苯橡胶，简称SBS，一种高分子聚合物，可用作沥青改性剂。

3.2
SBS改性沥青 SBS modified asphalt
以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂、稳定剂以及其它外加剂，通过剪切、搅拌等方法使其均匀地分散于沥青中，形成的改性沥青共混材料。

3.3
稳定剂 stabiliaer
改性沥青加工过程中，作为外加剂，可改善基质沥青与改性剂的化学平衡，降低表面张力，防止改性剂凝聚、离析，提高改性沥青的贮存稳定性。

3.4
相容剂 compatibilizer
借助于分子间的键合力促使改性剂和基质沥青结合为一体形成稳定共混物的助剂。

3.5
SBS改性沥青标准样品 SBS modified asphalt type sample
参考SBS改性沥青制作工艺制备的SBS改性剂掺量准确已知的SBS改性沥青样品，用于检测仪器的标定和检测方法的验证。

3.6
SBS检测化学滴定法 SBS detection of chemical titration
采用硫代硫酸钠溶液滴加到待测SBS改性沥青样品中，直到化学反应完全时为止，根据耗用化学试剂剂量及浓度，确定待测样品SBS改性剂掺量。

3.7
不饱和度A值 unsaturation A value
改性沥青中SBS分子结构中聚丁二烯部分的非共轭碳碳双键的含量。

3.8
母体法 matrix method
采用高速剪切混炼或溶剂法等工艺制备加工成高剂量聚合物改性沥青母体，把改性沥青母体同基质沥青掺配调稀成要求剂量的改性沥青使用。

3.9
SBS改性沥青母体 SBS modified asphalt matrix
母体法制备改性沥青工艺中高浓度SBS改性剂含量的改性沥青。

4 样品制备
4.1 原材料
4.1.1 生产厂家提供的原材料包括改性剂150g、稳定剂100g、相容剂100g、基质沥青不少于2500g 及待测试的SBS改性沥青样品不少于2000g。

4.1.2 送检的样品要标明原材料的生产厂家，批号，生产时间及其所用的工程路段，详细记录表格见附录A检测委托单。

4.2 制备过程
4.2.1 制备设备
a)转速可调的高速剪切乳化机（转速100～10000rad/min），1台；
b)可调温加热电炉，1台；
c)电子天平：量程200g，感量0.0001g，1台；
d)电子天平：量程1000g，感量0.1g，1台；
e)玻璃棒：若干；
f)温度计：0～300o C，1支；
g)烧杯：500mL，若干。

4.2.2 制备要求
a)标准样品采用与实际路用SBS 改性沥青相同型号规格的原材料在试验室制备，标准样品可由
SBS改性沥青供应厂家在SBS改性沥青使用单位和检测单位共同见证下制作或授权检测单位根据SBS改性沥青供应厂家提供的原材料和流程制作。

b)制作标准样品时，SBS 改性剂的计量精确到0.01g，基质沥青、稳定剂、相容剂和其它外加剂
的计量精确到0.01g。

c)分别制作SBS 改性剂掺量为2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%共5个标准样品，每个标准样品
不少于500g。

采用母体法制作标准样品时，SBS 改性沥青母体应现制现用，不可久置，以防止离析影响标准样品的准确性。

4.2.3 制备步骤
a)标样中SBS掺量按式（1）计算：
C SBS=
m SBS
m SBS+m SIT+m ADD
×100% (1)
式中：
C SBS——标样中SBS掺量（%）；
m SBS——标样中SBS质量（g）；
m SIT——标样中基质沥青质量（g）；
m ADD——标样中稳定剂和其它外加剂质量（g）。

b)制备步骤
1）称量基质沥青500.0g（允许误差±0.01g）；加热并保持温度在160℃～180℃；
2）用高速剪切设备以2000r/min剪切5min；
3）按照改性沥青（包括沥青、改性剂、稳定剂和其它外加剂)总质量的2.0%、3.0%、4.0%、
5.0%、
6.0%依次称取SBS改性剂样品（允许误差±0.01g），加入基质沥青中，用高速剪切
设备以3000r/min剪切60min；
4）按照改性沥青生产中实际掺加比例，加入稳定剂和其它外加剂（允许误差±0.01g），以5000r/min剪切30min，然后以2000r/min低速剪切30min；
5）自然冷却至室温。

5 SBS改性剂掺量测试
5.1 测试仪器及试剂
5.1.1 测试仪器
表1 测试所需仪器
5.1.2 化学试剂
测试所需化学试剂见表2所示。

表2 测试所需化学试剂
5.1.3 测试试剂配制
a)Na2S2O3标准溶液(0.1mol/L)：称取26g（允许误差±0.2g）硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）（或无水
硫代硫酸钠16g），溶于1000mL蒸馏水中，缓缓煮沸10min，冷却放置两周后过滤备用。

b)碘化钾溶液(100g/L)：称取10g碘化钾溶于100mL蒸馏水中，储于棕色小口试剂瓶中；或者现
用现配，使用前摇匀。

c)韦氏试剂：称取一氯化碘25g溶于1500mL冰乙酸中，储于棕色试剂瓶内，配置成I/Cl（冰乙
酸）之比在1.10±0.1的范围内的韦氏试剂。

5.2 取样方法
5.2.1 待测改性沥青取样
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20）T0601取样方法进行取样，取样质量为2kg。

5.2.2 改性沥青的试验取样
a)清洗碘量瓶。

洗净后，用少量蒸馏水润洗3～5次，并放入烘箱烘干，冷却后备用。

b)将制备好的标准掺量改性沥青和待测改性沥青样品放入烘箱，于160℃加热30min。

c)使用注射器，在碘量瓶中分别称取SBS改性剂掺量分别为2.0%～6.0%的标准浓度改性和待测
改性沥青样品1.0000g±0.0010g，每组分别取三个平行样品。

5.3 测试步骤
a)将标样及待测样品在恒温烘箱中加热至160℃～180℃，标样完全溶解时，每份取3个样品，
称取1.0000g±0.0010g置于洁净碘量瓶中；
b) 待标样冷却至室温后，加入40mL 三氯甲烷，振荡3min ～5min 直至无块状物；
c) 用移液管加入25mL 韦氏试剂，然后盖上塞子，摇动使其混合均匀后置于25℃恒温水浴，水封
后避光静置2h±5min ；
d) 设置SBS 掺量滴定仪终点电压为-230mV ，电磁阀自动滴加最小分度值为0.05mL ，用硫代硫酸
钠滴定液润洗滴定管；
e) 取出碘量瓶，加入10mL 的100g/L 碘化钾溶液，盖上塞子，水封后（同3）置于振荡仪晃动
5min ；
f) 用少量蒸馏水冲洗瓶塞和瓶口，确保蒸馏水流入碘量瓶，然后加蒸馏水至 180mL ，放入磁力搅
拌子，置于SBS 掺量滴定仪上开始搅拌；
g) 采用SBS 掺量滴定仪，在5min 内用硫代硫酸钠标准滴定液对标样及待测样品进行滴定，当试
样颜色由褐色变为无色且稳定，记录标样消耗滴定溶液体积V 1；
h) 按照上述步骤a)至步骤g)做空白试验（即未加沥青，其他步骤都相同的试验）；滴定空白试验
消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积V 0。

5.4 数据处理 5.4.1 不饱和度A
根据式（2）计算不饱和度A ：
A =
(V 0−V 1)×C ×12.69
m
(2)
式中：
A ——不饱和度，g 碘/100g 试样；
V 0 ——滴定空白试验消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积（mL ）； V 1 ——滴定标样消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积（mL ）； C ——硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度（mol/L ）； m ——SBS 改性沥青标样质量（g ）。

5.4.2 计算平均A 值（A s ）
a) 按式（3）计算A s 。

1
s n
i
i A
A n
==
∑
(3)
式中：
A s ——平均A 值，即标样经平行检测得到A 的算术平均值； A i ——第i 次检测试样得到的A 值； n ——检测次数，介于3～5。

b) A i 与A s 之间相对偏差不超过 5%，若A i 与A s 之间相对偏差超过5%，则重新检测。

5.4.3 标准曲线的建立
根据不同SBS 改性剂掺量的标准样品的不饱和度A 值的平均值A s 与相对应的SBS 百分含量作图，以C SBS 为横坐标，对应的A s 值为纵坐标，绘制对应不同SBS 改性剂掺量的坐标点（C SBS ，A s ），参照图1绘制标准曲线。

基于最小二乘法进行线性拟合，得到线性回归方程即式（4），以此为基准计算待测SBS 改性沥青的改性剂掺量。

回归公式线性相关系数大于0.99，否则重新试验。

平 均
A
值 A s
改性剂掺量C SBS
图1 标准曲线样图
A s =K ×C SBS +B
(4)
式中：
A s ——平均A 值； K ——回归直线斜率； C SBS ——改性剂掺量；
B ——回归标准曲线和横坐标截距，常数。

5.4.4 SBS 改性剂掺量计算
a) 将待测样品测试得到的A s 值代入式（5），计算对应C SBS 值，即为试样中SBS 改性剂掺量C SBS ，
A S
C SBS
(%)
结果保留2位小数。

C SBS=A s−B
K
(5)
式中：
C SBS——改性剂掺量；
A s——平均A值；
B ——回归标准曲线和纵坐标交点，常数；
K ——回归直线斜率。

b)邻两次C SBS测试结果相对误差不超过5%，否则重新测试。

5.5 试验记录
5.5.1 按附录B做好检测报告，标样制作、原始记录测定和记录。

6 允许误差
6.1.1 同一SBS改性沥青试样平行试验结果的最大相对误差不超过5%，当平行试验结果不符合此要求时，试验结果不得采用。

7 改性沥青质量控制
7.1 原材料
7.1.1 不同批次沥青SBS掺量测试结果差值超过0.3%，应采用现场原材料重新进行设计掺量下标准样制作，并重新绘制标准曲线。

通过新绘制的标准曲线计算SBS掺量测试结果值，若不同批次改性沥青C SBS差值仍超过0.3%，应验证现场原材料是否发生变化。

当误差依然较大时，应检查加工过程控制是否严格，改性剂质量、掺加数量等是否符合要求。

7.2 成品质量控制
7.2.1 抽检批次及频率
改性沥青成品SBS改性剂掺量及均匀性检测宜以每车（30t）为批次进行检验。

7.2.2 容许偏差
改性沥青掺量测试值不小于设计掺量的0.2%。

7.2.3 储存时间及检测结果时效性
本标准仅针对现场加工及储存时间不大于3d的改性沥青进行检测评价。

加工后储存时间较长的改性沥青可作为参考评价指标。

7.2.4 抽检频率、批次、容许偏差、储存时间对检测结果时效性
附录A
(资料性附录)
检测委托单
表A.1 检测委托单
附录B
(资料性附录)
检测报告样式
表B.1 检测报告及附件
表B.2 标样制作原始记录表样式
表B.3 标样测定原始记录表样式
表B.3 标样测定原始记录表样式（续）
附录C (资料性附录)
改性沥青中SBS 改性剂掺量测试实例（滴定法）
以下为某高速公路大桥及接线工程SBS 改性剂掺量现场测试案例。

C.1 标样制作与绘制标准曲线 C.1.1 标样制作
a) 甲方改性沥青管理部门（以下简称甲方）、改性沥青厂家（以下简称乙方）、监理方，按照附录
A 要求填写委托单，再将制备 SBS 改性沥青原材料样品送至工地实验室。

b) 工地实验室采用上述原材料，制作SBS 改性剂掺量依次为2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%的
SBS 改性沥青标样。

C.1.2 绘制标准曲线
a) 不饱和度A 依次滴定 加工的不同改性剂掺量的改性沥青样品，根 据式C.1计算不饱和度 A ；
A =
(V 0−V 1)×C ×12.69
m
…………………………………（C.1）
式中：
A ——不饱和度，g 碘/100g 试样；
V 0 ——滴定空白试验消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积（mL ）； V 1 ——滴定标样消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积（mL ）； C ——硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度（mol/L ）； m ——SBS 改性沥青标样质量（g ）。

b) 计算A s 据式C.2计算A s 值。

1
s n
i
i A
A n
==
∑
…………………………………………………（C.2）
式中：
A s ——平均A 值，即试样经平行检测得到A 的算术平均值； A i ——第i 次检测试样得到的A 值； n ——检测次数，n 介于3～5。

c) 建立标准曲线 基于最小二乘法进行线性拟合，得到线性回归方程式C.3及图C.1：
A s =K ×C SBS +
B =1.90×
C SBS +27.38 ……………………………（C.3）
式中：
A s ——实测A 值； K ——回归曲线斜率； C SBS ——改性剂掺量；
B ——回归曲线截距，常数； 线性相关系数 R 2 = 0.9990。

实
测
A 值 A s
SBS 掺量（%）
图C.1 工作曲线
C.2 实地取样测试
C.2.1 在建立工作曲线基础上，对沥青厂生产的 SBS 改性沥青改性剂掺量进行检测。

按抽检频率在沥青厂（或工地现场）取样，填写委托单（表A.1）。

工地实验室测试不饱和度 A ，计算A s ；将待测试样实测的A s 代入式C.4，计算得到的C SBS 值，即为试样中SBS 掺量。

C SBS =
A s −B
K
…………………………………………………（C.4）
式中：
C SBS ——改性剂掺量； A s ——平均A 值；
B ——回归标准曲线和横坐标交点，常数； K ——回归直线斜率。

三个样品平行试验相对误差<5%，故取平均数，计算得到了化学滴定法测得的SBS 改性剂掺量5.05%。

C.2.2 按B.1、B.2填写检测报告及附件。

A v a l u e
SBS content(%)
改性沥青中SBS改性剂掺量测试方法（滴定法）条文说明
1 范围
本标准总结了陕西、浙江以及国内的SBS 改性剂掺量检测实际工程经验，在现行的有关国家和部颁标准、规范、规程的基础上，结合陕西省SBS 改性剂掺量检测在工程中应用的实际情况编制完成。

本标准适用于各级公路工程项目的改性沥青中SBS 改性剂掺量检测。

4 样品制备
4.1 原材料
4.1.1 制作标准样品所使用的原材料规格型号以及配方必须与所检公路项目所使用的原材料完全一致，当制备改性沥青的原材料规格型号以及配方发生变化时，供应商必须提前通知相关部门，并由检测单位重新进行标定。

4.2 制备过程
4.2.1 制备设备
图1 高速剪切乳化机
4.2.2 制备要求
a)本条明确了本标准可以适用于成品改性沥青和现场改性两种情况。

b)本条规定了原材料的添加方式以及原材料添加的计量精确程度，目的是确保制作标准样品时的
一致性，排除试验过程中其他因素造成的试验误差。

标准样品制作过程中需要注意，SBS、基质沥青、稳定剂、相容剂及其他添加剂所掺配的比例严格按照SBS 改性沥青生产厂家所掺配的比例掺加（一般基质沥青不少于500g），保证充分剪切以及必要的搅拌发育时间，使标准样品尽可能均匀。

标准样品制作的准确性和稳定性对试验样品检测结果有较大影响。

5 SBS改性剂掺量测试
5.1 测试仪器及试剂
5.1.1 测试仪器
图2 化学滴定及相关仪器
5.2 取样方法
5.2.1 一般情况，SBS掺量每30吨检测一组样品，并搭配沥青全套指标一同检测，也可由业主或监督机构制定实际检测频率以及实际检测指标。

当待检测的SBS改性沥青为现场改性时，需要由业主、监理、检测单位、施工单位多方共同见证下进行取样。

5.3 测试步骤
c) 水封方式如图3。

图3 碘量瓶水封图
g) 当电极电位发生突跃时，说明滴定到达终点。