沥青的老化与表征方法研究

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1、•综述•沥青的老化与表征方法研究从艳两張玉贞2（1.山东高速集团养沪公司•济南250021；Z中国石油大学販质油国家蛋点实验室•东营257062）摘要：通过分析沥膏的老化*Ut・分析了够响屋虞沥片和改性満青执老化桂能的因素・总姑了目前研完湧青老化的方法以凡评价沥肯执老化性能的方法c薄慎烘箱（TFOT）、就林簿膑烘箱（RTKOT）以及压力老化*25试验（PAV）常用来孩械沥青的老化，并用沥青老化前后的农火和抵观结构的变化评价沥青的扰老化•Hfcu关■询：涵*老化机理影响因素老化性能沥青足石油炼制过程中一次加匸得到的产品⑴.来源丰冨.并且价

2、格相对较低，现在在公路及高速铁路等方面应用越来越广泛。近几年来，随着H益繁巫的交通敏和负荷的增加⑵，基质沥青的性质已不能完全满足使用性能的耍求，添加各种改性剂的改性沥青得到广泛的应用。沥青作为路面材料.在加工、储存、运输以及与石料拌和的过程中一直处于较高温度并接触空气；在路面便用期间.长期遭受日光照射、雨水淹没冲刷、冰零覆濫.同时还要承受繁重的交通负荷，导致沥育发生挥发.分解、氣化等反应.使得沥青内部的分子结构变化，沥背会逐渐失去粘弹性质。以上过程称为沥青的老化沥青的老化在20世纪30年代就得到重视⑸。沥青的老化严重影响了路面的使用性能

3、.研究丧明.沥青老化后，粘度增大、针入度滅小、软化点升高、低温延度会下降，沥青路面变硬・冬天处于较低温度下易于开裂n沥青来源不同，组分含就及分子结构不同，油分对沥青质的胶溶能力不同，导致沥青抗老化性能不同。而对于改性沥青体系.由于不同的改性剂的引入.改性剂吸收沥青中的轻组分溶胀的能力不同，改性剂和沥宵的相容性不同.导致改性沥青的老化复杂化。研究表明.改性沥青的老化同时包括了改性剂的降解和沥青的老化.因此，基质沥青自身的性质必然会影响改性沥青的老化，同时，改性剂加入量不同、助剂不同等,也会对改性沥青的老化产生影响研究发现改性沥靑老化后.软

4、化点上升.延度、针入度都降低.和基质沥肯呈现出不同的老化规律。1沥青老化研究1.1基质沥青老化机理及影响因素沥背从炼油厂运输到挣和厂的过程，温度一般都保持在150七左右，进入储油嫌中后温度有所降低，由于沥青罐和空气接触面积少，此时沥青的老化相对较少，性能变化不明显。在沥青与骨料加热拌和的过程中.拌和时间虽然不超过90s,但由于沥育与高温粒料形成的是很薄的沥育膜，在高温条件下.老化条件比运输过程中要严酷很多.因而沥育老化很明显。戴跃玲、刘道胜刀等采用液体吸附色谱法和正庚烷沉淀法，研究了沥青老化前后沥育组成与道路沥肯性能之间的关系。试验发现

5、，沥青软化点呈线性上升，针入度呈近似指数形式下降.延度降低；同时.沥诗在高温加热的条件下，内部分子的反应基本上向裂解和缩合两个方向发展•是一个校为复杂的平行顺序反应.这些反应不会停在某一阶段，而是随看时间延长不断地进行，一部分分子裂解.变成分子罐较小、沸点较低的小分子.同时有一部分分子通过缩合反应，牧稿日期：201】作若简介：李振涔•男・烏级工程师•从車公路匚程縄匚皆理工作.生成分子罐较大的稠环芳绘.进一步缩合变成胶质和沥讶质。反应过程如下：芳绘-胶质-沥青质T碳青质T焦炭.反应后.沥青饱和分略有减少.沥青质含最明显增多，而胶质和芳香分

6、的含就减少。M・N・Siddiquis用NMR和GPC研究fArabian沥育实验宅老化过裡中的化学转变。B*I•Kats19研究了来自Roniashkino和Ust—ba-lyk油源的不同结构组成的几种沥青在自然条件下的老化，研究表明沥青老化时伴随着可溶质的减少和沥育质的增加。Petenmn^10认为，沥青的氧化反应是自由基引发的自毓化反应过程，包括链引发、链增长和链终止。氢过繼化物先分解生成烷氧自由基.i&终生成酮，沥肖氧化反应生成了矶类、酮类、竣酸等化合物.魚化硬化主要是由于极性分子和含敏官能团之间较强的分子间作用力。1946年H

7、olland-Gee提出的关于绘降解的经典机理在现在大多数文献中认为是描述沥青氧化机理的基础。Holland-Gee机理也适用于沥斉的氧化反应，氢过氣化物分解生成烷氧自由基，由烷顿自由垒最终生成酮，沥青氧化反应生成酮类和讽类化合物。金鸣林、杨俊和"等将韩国70号道路沥青在60-130下薄膜热老化0~250h,利用SEC.IR光谱/H-NMR等分析了老化前后沥青的官能团以及分子结构的变化。研究发现，沥讶老化主要是沥青中的活性官能团与氣气反应，生成坯贰极性官能团，沥育的老化是一个缓慢的自氧化过程，老化后沥青中琰基官能团的数量增加，同时伴随着

8、双健的消失，最终的结果是导致沥育分子中高分子量的组分增多。栗培龙、张争奇：门等研究了5种沥青的延时RTFOT、PAV以及自行设计的60七烘箱老化试验，研究表明,虽然沥青老化方式、老化温度和戦浓度不同，但沥青