中国酸雨区是继欧美和北美之后的世界三大酸雨区之一，中国降雨化学组成仍属于硫酸型，但正在向硫酸－硝酸混合型转变。南部酸雨区无明显变化，北部酸雨区持续扩展。酸雨因其导致的人类健康受到影响、侵蚀文物古迹、毁坏生态环境等问题，已成为全球当今受关注较高的重大环境问题之一中国沥青网sinoasphalt.com。

近年来关于酸雨对道路的影响也引起众多研究人员的重视，国内外研究学者的研究主要在酸雨对沥青混合料路用性能以及对石料的物理力学特性影响等方面。利用硫酸和硝酸配比ph值的溶液对不同微观结构的集料进行浸泡试验发现集料的比表面积、集料中碳酸钙成分和质量损失之间存在必然的联系；参考我国酸雨的成分，从宏观、细观以及微观等方面探讨混凝土的拉力学性能在酸性环境条件下的影响。然而关于酸雨对沥青性能的影响及侵蚀机理研究并没有引起足够的重视。本文通过周期浸泡加速腐蚀试验，对不同浸泡周期沥青试样进行常规性能试验和微观试验，同时采用红外光谱试验观察沥青各微观组分官能团的变化情况，并对各阶段试验现象进行了化学机理分析。

原材料与试验方法

原材料

(1)沥青试样制备。将沥青试样在恒温烘箱中加热至熔融状态，将熔融状态的沥青均匀地搅拌，然后缓缓倒入底部涂有隔离剂的浅盘中制成沥青薄膜，将沥青在浅盘底面上分散均匀，待冷却后将沥青薄膜取下，制成小片待用。

(2)模拟酸雨溶液的配制。根据我国真实酸雨的化学组成成分，采用Ｈ2SO4和HNO3摩尔比为9:1的比例来配制模拟酸雨溶液，为了分析不同酸度的酸雨对沥青性能的影响，同时配制两种酸度的模拟酸雨溶液，并采用一种中性自来水进行对比研究。

试验方法

(1)干湿循环腐蚀试验。首先把制备好的沥青试样浸泡在模拟酸雨溶液中，浸泡7ｄ后取出自然干燥1d为1个周期，然后再继续进行干湿循环腐蚀试验，总共进行了5个周期试验。为了防止溶液pH值下降，浸泡过程中每天都必须通过pH值试纸进行试样溶液酸度的测定，若发现pH值下降时，需添加配制溶液直到pH值达到试验初始值为止。

(2)沥青技术性能试验。对经酸雨侵蚀前后的沥青分别进行针入度、软化点和延度试验以及美国SHRP提出的旋转黏度、DSR动态剪切流变试验，分析酸雨作用下沥青技术性能的衰变规律。

(3)沥青微观组成结构试验。对经酸雨侵蚀前后的沥青分别进行四组分分析以及红外光谱试验，分析酸雨作用下沥青各微观组分及官能团的变化情况，揭示酸雨对沥青的侵蚀机理。

试验结果与分析

酸雨对沥青黏度的影响

(1)对针入度的影响。经不同酸度酸雨溶液侵蚀后对沥青进行25℃针入度试验。

经pH值=2和pH值=4模拟酸雨溶液浸泡5个周期后，沥青的针入度均有所增加，但增加幅度较小。相同酸度溶液的条件下，沥青的针入度随着浸泡周期增加会变得更大。说明在酸雨溶液的侵蚀作用下，随着溶液酸度的增加，浸泡时间的增长，沥青软化程度越大。经中性自来水浸泡不同周期后，沥青的针入度变化均很小且规律性较差，可以认为是试验误差造成的。

(2)对布式黏度的影响。采用布洛克菲尔德黏度计法测定沥青试样的表观黏度，试验温度为135℃、转子型号为21号以及转子速率为20r/min。

经pH值=2和pH值=4模拟酸雨溶液浸泡5个周期后，沥青的布氏黏度分别降低了6.6%和4.4%。相同酸度下，浸泡时间越长，沥青的黏度越低。根据拟合二次抛物线看，随着pH值的降低，二次抛物线的拟合程度升高。而经pH值=7的自来水浸泡后，沥青的布氏黏度略有增大。

酸雨对沥青高温性能的影响

(1)对软化点影响。经不同酸度模拟酸雨溶液侵蚀后对沥青进行软化点试验。

可知：经pH值=2和pH值=4模拟酸雨溶液浸泡5个周期后，沥青的软化点分别降低了7.9%和6.5%。相同酸度下，随着浸泡时间的增长，沥青的软化点降低得更多，根据拟合的二次抛物线来看，随着pH值的降低其拟合程度升高。而经过pH值=7自来水浸泡后，沥青的软化点变化很小，可以认为是试验误差造成的。

(2)对抗车辙因子的影响。采用动态剪切流变试验测定沥青试样的抗车辙因子G＊/sinδ，试验温度为70℃。

可知，经过pH值=2和pH值=4模拟酸雨溶液浸泡5个周期后，沥青的抗车辙因子G＊/sinδ显著地下降，且在浸泡腐蚀前期下降速度较快，末期趋向平稳。说明沥青的抵抗永久变形的能力在酸雨溶液的浸泡腐蚀下有显著地下降。随着酸雨溶液酸度的增加，下降趋势越显著，对沥青的高温性能影响越大。而经pH值=7的自来水浸泡后，沥青的高温性能基本无影响，这与沥青的针入度结果基本相似。

酸雨对沥青低温性能影响

延度是通过一定温度下断裂前的扩展或伸长的能力来反映沥青的变形能力和抗裂性能。对经不同酸度酸性溶液浸泡后的沥青进行延度试验，试验温度为10℃。

经pH值=2和pH值=4模拟酸雨溶液浸泡5个周期后，沥青的延度分别降低了17.5%和15.8%。相同酸度下，随着浸泡时间的增长，沥青的延度降低。根据近似拟合直线来看，随着pH值的降低，其拟合程度升高。而经pH值=7的自来水浸泡后，沥青的延度降低较小，仅为4.55%。

酸雨对沥青微观组成结构的影响

沥青四组分含量的变化。采用四组分分析法来测试沥青试样的四组分。

可以看出如下。

(1)经pH值＝2和pH值＝4模拟酸雨溶液浸泡5个周期后，芳香分含量略有减少，胶质含量明显减少，沥青中的饱和分含量明显增加，沥青质含量略有增加。相同酸雨酸度下，浸泡时间越长，胶质含量越低，沥青中的饱和分含量越大，因此造成经酸雨侵蚀后的沥青黏性、高温和低温性能下降。

(2)经pH值=7的自来水浸泡后，饱和分和胶质含量略有减少，芳香分和沥青质含量略有增加，说明沥青各组分含量受水的影响较小，所以黏性、高温和低温性能变化很小。

红外光谱试验结果及分析。采用红外光谱试验来分析沥青经pH值=2、pH值=4酸雨溶液和pH值=7的自来水浸泡后的官能团变化情况，测试范围设置为4000~400cm-1。

经模拟酸雨溶液浸泡前后的沥青各个吸收峰的位置相同，并且形状相似，但各个吸收峰的强度都发生了明显的变化，说明沥青和酸雨发生了化学反应，但是没有生成新的官能团。

(1)在2926cm-1和2853cm-1附近每种沥青都有两个强吸收峰，且峰型都尖锐，分别为-CH2-反对称伸缩振动和对称伸缩振动，表明4种沥青都含有较多的亚甲基-CH2-，即饱和烃。4种沥青吸收峰的强度有明显差异，其强弱排序为pH值=2>pH值=4>原样沥青>pH值=7，表明沥青饱和烃含量随着酸雨酸度的增加而不断增大，而经中性自来水浸泡后，沥青饱和烃含量减少。另外，在1457cm-1和1376cm-1左右处有两个中等强度的峰，分别为甲基中C-H面内弯曲振动和甲基的对称变角振动，其强弱排序为pH值=2>pH值=4>原样沥青>pH值=7，这也印证了上述结论。

(2)在1601cm-1附近每种沥青都有一个较弱的吸收峰，为苯环骨架结构C=C共轭双键伸缩振动，表明4种沥青都含有芳香族化合物。4种沥青的吸收峰强弱排序排序为pH值=2≥pH值=4>原样沥青>pH值=7。说明经酸雨浸泡后，沥青芳香官能团含量有所增加，而经中性自来水浸泡后，沥青芳香官能团含量减少。另外，在866cm-1处每种沥青都有一个弱吸收峰，为苯环上C-H面外摇摆振动，其强弱排序为pH值=2≥pH值=4>原样沥青>pH值=7，这也印证了前面的结论。

(3)在1031cm-1处每种沥青都出现一个较弱的吸收峰，这是由亚砜基S=O的伸缩振动形成的。4种沥青的吸收峰强弱排序为pH值＝2≥pH值＝4>原样沥青>pH值＝7，表明经酸雨浸泡后，沥青中的亚砜类化合物含量有所增加，而经中性自来水浸泡后，沥青中的亚砜类化合物含量有所减少。

(4)在787cm-1处每种沥青都出现一个峰型尖锐的强吸收峰，为亚硫酸酯或硫酸酯的S-O-C伸缩振动，且4种沥青吸收峰的强度有显著差异，其强弱排序为pH值=2>pH值=4>原样沥青>pH值=7，表明随着酸雨酸度的增加，沥青中亚硫酸酯或硫酸酯含量不断增大，而经中性自来水浸泡后，沥青中亚硫酸酯或硫酸酯含量降低。

酸雨对石油沥青的侵蚀破坏机理分析

在酸雨浸泡侵蚀过程中，沥青中烯烃和酸雨中的硫酸发生了酯化反应，生成了亚硫酸酯或硫酸酯，硫酸酯从异构烷烃上获取H-，形成了阳离子中间体，然后和沥青中烯烃发生化学反应生成链更长的异构烷烃物，使得沥青饱和分含量增大，黏性降低，高温稳定性下降。

沥青含有羧酸类和酚类等酸性物质，绝大多数羧酸在酸雨中可以电离为氢离子和羧酸根离子。

由于受到芳香环的影响，酚类分子中含有羟基，在酸雨中会形成氢键，因此在酸雨中有一定的溶解度。

由于羧酸类和酚类等酸性物质在酸雨中的溶解和电离，使得沥青胶质含量明显减小，黏结性和延性降低，低温抗裂性下降。

在酸雨的浸泡侵蚀过程中，沥青中硫醚类、硫醇类化合物发生了氧化缩合反应，生成二硫化物和亚砜类化合物，增大了沥青中分子链的极性，使得沥青质的含量有少量增加。

结语

(1)经酸雨溶液浸泡后，沥青的黏性降低，且随着酸雨酸度增大和浸泡周期增长其降低程度增大。但经中性自来水浸泡后，沥青黏度降低程度都很小。

(2)经酸雨溶液浸泡后，沥青的高温稳定性明显降低，且随着酸雨酸度增大和浸泡周期增长其降低程度增大。但经中性自来水浸泡后，沥青高温稳定性降低程度都很小。

(3)经酸雨溶液浸泡后，沥青的低温抗裂性明显降低，且随着酸雨酸度增大和浸泡周期增长其降低程度增大。但经中性自来水浸泡后，沥青的低温性能降低程度都很小。

(4)在酸雨浸泡过程中，沥青中烯烃和酸雨中的硫酸发生了酯化反应，生成了亚硫酸酯或硫酸酯，硫酸酯从异构烷烃上获取Ｈ－，形成了阳离子中间体，然后和沥青中烯烃发生化学反应生成链更长的异构烷烃物，使得沥青饱和分含量增大，黏性降低，高温稳定性变差。由于羧酸类和酚类等酸性物质在酸雨中的溶解和电离，使得沥青胶质含量明显减小，黏结性和延性下降，低温抗裂性变差。