沥青的老化、硬化对沥青的使用性能有很大影响,关系到路面的使用寿命。
沥青老化通常的规律是：针入度变小、延度降低、软化点和脆点升高，表现为沥青变硬、变脆、延伸性降低。一般用蒸发损失、薄膜烘箱及旋转薄膜烘箱试验评价沥青的短期老化，用压力老化试验评价长期老化性能。
用直馏工艺生产的两种70#重交通道路沥青和一种氧化工艺生产的50#沥青为原料,采用旋转薄膜热老化方法,研究了老化过程中组成与性质的变化,并利用红外光谱、凝胶色谱等手段考察了老化过程中沥青分子的结构变化,以揭示道路沥青的热老化机理。
试验结果表明:
1.沥青老化过程中,沥青组分大致按芳香分→胶质→沥青质的路线向重质化的方向转化。致使老化后沥青的塑性下降,延展性变差。表现为软化点升高,针入度降低,延度变小,粘度增大,总体性质变硬。
2.道路沥青老化是一级反应,采用老化沥青正戊烷沥青质含量的变化可以较好地表征其动力学过程。与中海36-170#直馏沥青、加德士70#沥青相比,中海36-150#氧化沥青反应速度常数较大,表现出较高的老化速率和较差的抗老化性能,中海36-170#与加德士70#沥青的抗老化性能相近。
3.不同沥青具有不同的分子量分布和变化,但总的来说沥青老化后分子量显著增加,分散度变大,整个相对分子质量分布趋向连续型。重均分子量比数均分子量对老化更敏感。沥青老化以缩合反应为主,在胶质沥青质之间产生较强缔合作用,推动胶体体系向固体转变。
4.IR光谱分析证实沥青的老化是一个缓慢的自氧化过程,氧化反应符合自由基反应历程,结果使沥青中羰基与亚砜基官能团的含量增加。从电荷转移作用、偶极相互作用和氢键作用三个方面分析老化对胶质沥青质的影响,认为沥青短期老化主要以断链、取代反应为主,随着老化深度的增加,主要发生脱氢缩合、芳构化、环化和脱烷基反应,最终导致沥青分子的极性和芳香度增加,使分子间的缔合作用增强。
