摘要：采用旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）对90#基质沥青进行模拟老化，得到针入度（25℃，0.1mm）分别为50、30、10的不同老化程度的沥青。通过对组分、化学组成、微观结构、宏观性能的测试分析，得到沥青老化过程中各相关要素的变化情况及关联关系，从而明确沥青老化过程。

关键词：沥青；老化过程；沥青组分

随着公路事业的发展，大量沥青路面面临翻修，如何利用沥青再生技术实现有效再利用回收沥 青渐渐受到重视沥青网sinoasphalt.com。但目前对沥青再生（包括沥青老化及再生过程）的机理研究尚不充分，故本文对沥青老化过程进行研究和明确，从而为再生机理和技术的研究奠定基础。

1 研究方法

为减少老化周期，本文采用模拟老化法替代自然老化法，利用旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）对产自盘锦（PJ）的基质沥青（基本性能见表1）分别模拟老化到不同程度（针入度为50、30、10），并采用相关分析方法对组分、化学组成、微观结构、宏观性能的变化进行分析，以研究老化过程。

2 研究过程

2.1沥青老化时间与老化程度的关系

首先测定了沥青针人度与老化时间的对应关系并进行拟合，结果如下。

（1）式中：P－针入度（0.1 mm）；t－旋转薄膜烘箱老化时间（min）。

由此可知：老化过程刚开始时，针入度下降得较快，随后下降速度逐步放缓；针入度（0.1 mm）达到50,30和10对应的老化时间分别为80 min, 170 min和600 min，由此可以在试验中获得不同老化程度的沥青。

2.2组分分析

沥青组分分离提取结果见表3（数字表示针入度， PJ50的组分变化不显著、未测试组分情况），可以看出，老化后沥青质明显增加、胶质少量增加、饱和分少量降低、芳香分明显降低，可知在这个过程中发生了芳香分向胶质转化、并随后继续转化为沥青质的过程。

2.3化学组成分析

沥青红外光谱分析结果见图2。图中波数主要包含 11 种吸收峰：721 cm-1 、745 cm-1、812 cm-1 、869 cm-1、1032 cm-1 、1376 cm-1 、1456 cm-1、1602 cm-1 、698 cm-1 、2851 cm-1和 2921 cm_10

参考标准图谱进行的吸收峰识别结果见表4, 1698 cm-1处吸收峰在新沥青、PJ50中不甚明显，在PJ30.PJ10中则明显加强；1032 cm-1处吸收峰也出现类似情况，透射率随着老化而明显降低。

经对比，可以发现1032 cm-1处的亚很基（S = 0）以及1 698 cm-1处的冢基（C=O）有较为明显的变化，对其吸收峰数据重新绘成图3可以发现，随着老化加深，亚砜基、羰基的吸收峰透射率降低，说明有亚砜基、羰基生成。

根据光谱图中与对应峰区总面积的比例，目前研究提出了亚砜基、羰基指数的量化指标，计算公 式及结果如下所示。

由表5及图4对比可得如下结论。

（1）老化过程中，亚砜基、羟基的含量均上升，前者在老化初期变化不明显、随后明显上升，后者变化则十分明显。

（2）老化过程中沥青质、胶质增加，饱和分、芳香分减少。可知芳香分发生氧化反应生成了羰基、向沥青质和胶质转化。

2.4微观结构分析

采用原子力显微镜（AFM）分析沥青薄膜试样，对老化前后的沥青进行表面相位图扫描，结果见图 5、图6，不同颜色代表不同物质，深色对应黏度较大物质，则发现老化过程中深色部分明显增加（对应以沥青质为核心、外裹胶质的胶团结构）。

利用IPP软件分析深色区域的变化趋势（表6）可发现，随着沥青老化，胶团区域数量减少、单个面积增加、面积占比增加，其变化趋势与羰基指数接近，表明羰基的增加与胶团的增加有关。

AFM分析也与组分分析结果一致，都显示老化时沥青质和胶质明显增加，说明AFM相位图可以较好地反映老化过程。此外，针入度为10的老化沥青，其扫描结果相比其它差异明显，也印证了规范对沥青混合料再生的规定、即回收混合料的针入度不应小于20。

2.5 宏观性能分析

三种老化沥青的指标见表7，可看出：

（1）三大指标对应性能在老化初期变化显著，后变化速率逐渐放缓。

（2）老化后芳香分氧化向沥青质和胶质转化、沥青质和胶质增加，羰基和亚砜基增加、轻质组分减少，导致针入度降低、软化点提高、延度下降。

3 研究结论

经对沥青老化过程中各要素变化的研究，可总结如下。

（1）老化的本质在于四组分比例的改变，即沥青质和胶质增加、芳香分和饱和分减少。

（2）芳香分发生氧化形成羰基（C =0）并向沥青质和胶质转化是组分变化的原因。

（3）沥青质和胶质形成的胶团在沥青表面相位 图中对应深色区域，由于沥青质和胶质增加，胶团聚集、面积增大，说明四组分的变化改变了胶体结构。

（4）沥青老化后宏观性能发生改变，针入度降低、软化点提高、延度降低。