摘要：采用旋轉薄膜烘箱試驗（RTFOT）對90#基質瀝青進行模擬老化，得到針入度（25℃，0.1mm）分別為50、30、10的不同老化程度的瀝青。通過對組分、化學組成、微觀結構、宏觀性能的測試分析，得到瀝青老化過程中各相關要素的變化情況及關聯關系，從而明確瀝青老化過程。

關鍵詞：瀝青；老化過程；瀝青組分

隨著公路事業的發展，大量瀝青路面面臨翻修，如何利用瀝青再生技術實現有效再利用回收瀝 青漸漸受到重視瀝青網sinoasphalt.com。但目前對瀝青再生（包括瀝青老化及再生過程）的機理研究尚不充分，故本文對瀝青老化過程進行研究和明確，從而為再生機理和技術的研究奠定基礎。

1 研究方法

為減少老化周期，本文采用模擬老化法替代自然老化法，利用旋轉薄膜烘箱試驗（RTFOT）對產自盤錦（PJ）的基質瀝青（基本性能見表1）分別模擬老化到不同程度（針入度為50、30、10），并采用相關分析方法對組分、化學組成、微觀結構、宏觀性能的變化進行分析，以研究老化過程。

2 研究過程

2.1瀝青老化時間與老化程度的關系

首先測定了瀝青針人度與老化時間的對應關系并進行擬合，結果如下。

（1）式中：P－針入度（0.1 mm）；t－旋轉薄膜烘箱老化時間（min）。

由此可知：老化過程剛開始時，針入度下降得較快，隨后下降速度逐步放緩；針入度（0.1 mm）達到50,30和10對應的老化時間分別為80 min, 170 min和600 min，由此可以在試驗中獲得不同老化程度的瀝青。

2.2組分分析

瀝青組分分離提取結果見表3（數字表示針入度， PJ50的組分變化不顯著、未測試組分情況），可以看出，老化后瀝青質明顯增加、膠質少量增加、飽和分少量降低、芳香分明顯降低，可知在這個過程中發生了芳香分向膠質轉化、并隨后繼續轉化為瀝青質的過程。

2.3化學組成分析

瀝青紅外光譜分析結果見圖2。圖中波數主要包含 11 種吸收峰：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

參考標準圖譜進行的吸收峰識別結果見表4, 1698 cm-1處吸收峰在新瀝青、PJ50中不甚明顯，在PJ30.PJ10中則明顯加強；1032 cm-1處吸收峰也出現類似情況，透射率隨著老化而明顯降低。

經對比，可以發現1032 cm-1處的亞很基（S = 0）以及1 698 cm-1處的?；–=O）有較為明顯的變化，對其吸收峰數據重新繪成圖3可以發現，隨著老化加深，亞砜基、羰基的吸收峰透射率降低，說明有亞砜基、羰基生成。

根據光譜圖中與對應峰區總面積的比例，目前研究提出了亞砜基、羰基指數的量化指標，計算公 式及結果如下所示。

由表5及圖4對比可得如下結論。

（1）老化過程中，亞砜基、羥基的含量均上升，前者在老化初期變化不明顯、隨后明顯上升，后者變化則十分明顯。

（2）老化過程中瀝青質、膠質增加，飽和分、芳香分減少?？芍枷惴职l生氧化反應生成了羰基、向瀝青質和膠質轉化。

2.4微觀結構分析

采用原子力顯微鏡（AFM）分析瀝青薄膜試樣，對老化前后的瀝青進行表面相位圖掃描，結果見圖 5、圖6，不同顏色代表不同物質，深色對應黏度較大物質，則發現老化過程中深色部分明顯增加（對應以瀝青質為核心、外裹膠質的膠團結構）。

利用IPP軟件分析深色區域的變化趨勢（表6）可發現，隨著瀝青老化，膠團區域數量減少、單個面積增加、面積占比增加，其變化趨勢與羰基指數接近，表明羰基的增加與膠團的增加有關。

AFM分析也與組分分析結果一致，都顯示老化時瀝青質和膠質明顯增加，說明AFM相位圖可以較好地反映老化過程。此外，針入度為10的老化瀝青，其掃描結果相比其它差異明顯，也印證了規范對瀝青混合料再生的規定、即回收混合料的針入度不應小于20。

2.5 宏觀性能分析

三種老化瀝青的指標見表7，可看出：

（1）三大指標對應性能在老化初期變化顯著，后變化速率逐漸放緩。

（2）老化后芳香分氧化向瀝青質和膠質轉化、瀝青質和膠質增加，羰基和亞砜基增加、輕質組分減少，導致針入度降低、軟化點提高、延度下降。

3 研究結論

經對瀝青老化過程中各要素變化的研究，可總結如下。

（1）老化的本質在于四組分比例的改變，即瀝青質和膠質增加、芳香分和飽和分減少。

（2）芳香分發生氧化形成羰基（C =0）并向瀝青質和膠質轉化是組分變化的原因。

（3）瀝青質和膠質形成的膠團在瀝青表面相位 圖中對應深色區域，由于瀝青質和膠質增加，膠團聚集、面積增大，說明四組分的變化改變了膠體結構。

（4）瀝青老化后宏觀性能發生改變，針入度降低、軟化點提高、延度降低。