瀝青的老化、硬化對瀝青的使用性能有很大影響,關(guān)系到路面的使用壽命。

瀝青老化通常的規(guī)律是：針入度變小、延度降低、軟化點和脆點升高，表現(xiàn)為瀝青變硬、變脆、延伸性降低。一般用蒸發(fā)損失、薄膜烘箱及旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗評價瀝青的短期老化，用壓力老化試驗評價長期老化性能。

用直餾工藝生產(chǎn)的兩種70#重交通道路瀝青和一種氧化工藝生產(chǎn)的50#瀝青為原料,采用旋轉(zhuǎn)薄膜熱老化方法,研究了老化過程中組成與性質(zhì)的變化,并利用紅外光譜、凝膠色譜等手段考察了老化過程中瀝青分子的結(jié)構(gòu)變化,以揭示道路瀝青的熱老化機(jī)理。

試驗結(jié)果表明:

1.瀝青老化過程中,瀝青組分大致按芳香分→膠質(zhì)→瀝青質(zhì)的路線向重質(zhì)化的方向轉(zhuǎn)化。致使老化后瀝青的塑性下降,延展性變差。表現(xiàn)為軟化點升高,針入度降低,延度變小,粘度增大,總體性質(zhì)變硬。

2.道路瀝青老化是一級反應(yīng),采用老化瀝青正戊烷瀝青質(zhì)含量的變化可以較好地表征其動力學(xué)過程。與中海36-170#直餾瀝青、加德士70#瀝青相比,中海36-150#氧化瀝青反應(yīng)速度常數(shù)較大,表現(xiàn)出較高的老化速率和較差的抗老化性能,中海36-170#與加德士70#瀝青的抗老化性能相近。

3.不同瀝青具有不同的分子量分布和變化,但總的來說瀝青老化后分子量顯著增加,分散度變大,整個相對分子質(zhì)量分布趨向連續(xù)型。重均分子量比數(shù)均分子量對老化更敏感。瀝青老化以縮合反應(yīng)為主,在膠質(zhì)瀝青質(zhì)之間產(chǎn)生較強(qiáng)締合作用,推動膠體體系向固體轉(zhuǎn)變。

4.IR光譜分析證實瀝青的老化是一個緩慢的自氧化過程,氧化反應(yīng)符合自由基反應(yīng)歷程,結(jié)果使瀝青中羰基與亞砜基官能團(tuán)的含量增加。從電荷轉(zhuǎn)移作用、偶極相互作用和氫鍵作用三個方面分析老化對膠質(zhì)瀝青質(zhì)的影響,認(rèn)為瀝青短期老化主要以斷鏈、取代反應(yīng)為主,隨著老化深度的增加,主要發(fā)生脫氫縮合、芳構(gòu)化、環(huán)化和脫烷基反應(yīng),最終導(dǎo)致瀝青分子的極性和芳香度增加,使分子間的締合作用增強(qiáng)。