瀝青的老化、硬化對瀝青的使用性能有很大影響,關系到路面的使用壽命。

瀝青老化通常的規律是：針入度變小、延度降低、軟化點和脆點升高，表現為瀝青變硬、變脆、延伸性降低。一般用蒸發損失、薄膜烘箱及旋轉薄膜烘箱試驗評價瀝青的短期老化，用壓力老化試驗評價長期老化性能。

用直餾工藝生產的兩種70#重交通道路瀝青和一種氧化工藝生產的50#瀝青為原料,采用旋轉薄膜熱老化方法,研究了老化過程中組成與性質的變化,并利用紅外光譜、凝膠色譜等手段考察了老化過程中瀝青分子的結構變化,以揭示道路瀝青的熱老化機理。

試驗結果表明:

1.瀝青老化過程中,瀝青組分大致按芳香分→膠質→瀝青質的路線向重質化的方向轉化。致使老化后瀝青的塑性下降,延展性變差。表現為軟化點升高,針入度降低,延度變小,粘度增大,總體性質變硬。

2.道路瀝青老化是一級反應,采用老化瀝青正戊烷瀝青質含量的變化可以較好地表征其動力學過程。與中海36-170#直餾瀝青、加德士70#瀝青相比,中海36-150#氧化瀝青反應速度常數較大,表現出較高的老化速率和較差的抗老化性能,中海36-170#與加德士70#瀝青的抗老化性能相近。

3.不同瀝青具有不同的分子量分布和變化,但總的來說瀝青老化后分子量顯著增加,分散度變大,整個相對分子質量分布趨向連續型。重均分子量比數均分子量對老化更敏感。瀝青老化以縮合反應為主,在膠質瀝青質之間產生較強締合作用,推動膠體體系向固體轉變。

4.IR光譜分析證實瀝青的老化是一個緩慢的自氧化過程,氧化反應符合自由基反應歷程,結果使瀝青中羰基與亞砜基官能團的含量增加。從電荷轉移作用、偶極相互作用和氫鍵作用三個方面分析老化對膠質瀝青質的影響,認為瀝青短期老化主要以斷鏈、取代反應為主,隨著老化深度的增加,主要發生脫氫縮合、芳構化、環化和脫烷基反應,最終導致瀝青分子的極性和芳香度增加,使分子間的締合作用增強。