摘要：沥青路面在外界自然环境因素的作用下极易老化，沥青老化所引起的多种病害如松散、剥落、裂缝等将大大降低沥青路面的耐久性，增加了维修和养护的成本。本文模拟沥青不同老化时间制备试样，进行常规指标的测定，DSR试验及红外光谱试验,研究其红外谱图的变化规律，热氧老化作用下基质沥青羰基含量、流变性能指标随不同老化温度、老化时间的变化规律，建立流变性能指标与化学性能指标比例间的定量关系，提出以流变开裂因子为指标评价沥青热氧老化程度的方法；结合不同老化时间沥青性能常规指标的数据，关联沥青老化时间和沥青性能衰减的关系，为沥青质量现场控制提出建议。
关键词：基质沥青；红外光谱；质量检测
1引言
沥青老化是路面服务质量下降的主要原因之一。在评价沥青老化程度方面，目前的研究多利用《公路沥青路面施工技术规范》和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对沥青的性能指标如针入度、软化点、延度、粘度等宏观性能进行分析，但采用这些常规性指标已经不能满足沥青本身的抗老化性能研究，因此需要利用化学微观表征方法来对不同老化程度的沥青分子结构和化学组成等进行分析，从本质上揭示沥青老化前后的微观结构变化，从而对沥青的质量进行监控。本项目以老化沥青为研究对象，研究老化时间、老化温度对流变性能指标及羰基含量的影响，建立两者之间的定量关系，结合不同老化时间沥青性能常规指标的数据，关联沥青老化时间和沥青性能衰减的关系，为沥青质量现场控制提出建议。
2研究背景及研究现状
2.1研究背景
沥青的路用性能研究多数较为成熟，我国的《公路沥青路面施工技术规范》和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对道路使用沥青的技术指标和评价方法有严格要求，美国的SHRP计划、欧洲CEN沥青标准和世界上其他国家各有相应的不同规范规程。目前研究者的目光多数集中在沥青的宏观性能，鲜少涉及沥青微观结构，主要是因为沥青的组成和结构十分复杂[6]-[9]。随着微观分析技术的快速发展和沥青材料开发检测的需求，越来越多的微观结构分析手段逐渐被应用于沥青的微观结构组成和机理方面的探索中。其中部分新技术仍难准确表征沥青特性，但部分微观表征技术如红外光谱法的研究已初见成效。
近年来，随着经济与汽车工业的高速发展，公路的保有量与通达性都得到了快速提升，机动车数量与轴重也在快速增加，这些都给道路带来了巨大的压力。沥青作为沥青面层的重要胶结料，以上情况的出现对沥青的流变力学性能指标提出了新的要求。
2.2研究现状
近几年来，国内外学者对沥青老化后的指标变化进行了许多研究，通过TFOT、RTFOT、PAV等试验方法来模拟沥青的老化过程，并对老化后的沥青进行针入度、延度指标试验。兰州交通大学的张智豪提出，随着沥青老化程度的增加，沥青的针入度与延度成指数减小，沥青的软化点成指数增加。河北工业大学的李宁利提出，沥青的抗老化能力应综合短期老化与长期老化两个阶段考虑。但是，现有的研究对老化后沥青流变力学指标与温度的关系研究甚少，而沥青老化后，环境温度变化对其力学性能的影响直接关系到沥青路面的质量，所以对老化后沥青的流变指标与环境温度及老化时间的关系研究就十分重要。
国内研究者已将红外光谱法广泛应用于基质沥青和改性沥青的微观结构和行为机理研究中，研究成果众多。
沥青在生产、储存、运输、拌和、铺设及其他使用过程中，由于光、热和氧等因素的影响，逐渐产生老化现象，沥青本身的羟基、羧基、羰基等官能团产生变化，这些变化均可以利用沥青的红外光谱图分析。
水恒福等对沥青进行不同的老化时间的IR光谱图分析，发现随着老化进程的加剧，1700cm-1的吸收峰增强，将其原因归结为酮，而在1030cm-1处的吸收峰则认为是亚砜。老化过程中亚砜含量有一个上升的趋势，而最终由于其分解又有所降低，但抗老化能力较好的沥青这一趋势并不明显。丰晓等也得出了类似的结论，并利用红外光谱测定沥青老化前后1700cm-1处羰基吸收峰的比值定量分析沥青的老化程度等等。在此情况下，利用红外光谱法研究沥青的特性具有重要的意义。
3方案设计
以老化沥青为研究对象,分析不同基质沥青常规指标及沥青红外光谱特征峰特性，研究其红外谱图的变化规律，通过选取羰基特征峰面积的变化来评价沥青的老化性能; 结合不同老化时间沥青性能指标的数据，关联沥青老化时间和沥青性能衰减的关系，为沥青质量控制提出建议，具体工作如下：
（1）选择不同品牌的基质沥青，进行不同时间的短期老化，分析其常规指标及沥青红外光谱特征峰特性，以评价老化时间对基质沥青的影响。软化点是表征沥青粘度的的指标，可以用来评价基质沥青的高温性能，一般认为软化点越高，则其等温粘度越高，高温稳定性也随之越好。针入度侧面反应基质沥青在某一特定温度下的粘度特性，测定的是沥青的稠度，通常认为针入度越小，沥青的稠度越高，而且沥青越硬；反之，针入度越大，沥青的稠度越低，而且沥青越软。延度是评价基质沥青低温性能的指标，而且操作简单直观。延度反应沥青的条件延性。沥青的延性是受外力的拉伸作用时所能承受的塑性变形能力。延度越大，沥青的柔韧性越好。低温下延度越大，沥青的抗裂性越好。
（2）热氧老化作用下基质沥青羰基含量、流变性能指标随不同老化温度、老化时间的变化规律，其中羰基含量采用红外光谱测定。相位角δ表征了沥青中黏弹性成分，相位角越小，沥青弹性成分逐渐增大，黏性成分逐渐减小；复数剪切模量在一定程度上体现了材料受剪切力影响下抵抗变形的能力，复数剪切模量越大，沥青高温抗变形能力越好；车辙因子体现沥青高温抗车辙性能，车辙因子越大，沥青高温抗车辙能力越强；疲劳因子G"是评价沥青疲劳性能的指标，疲劳因子越大，沥青抗疲劳性能越好。
（3）分析沥青红外流变性能指标，建立流变性能指标与化学性能指标比例间的定量关系，提出以流变开裂因子为指标评价沥青热氧老化程度的方法。
（4）建立流变开裂因子氧化老化模型，提出沥青流变性能劣化规律的预测方法。
（5）基于开裂因子，建立基于红外光谱的沥青质量控制方法。
4结论
本文以老化沥青为研究对象,分析不同基质沥青常规指标及沥青红外光谱特征峰特性，研究其红外谱图的变化规律，探究沥青在老化过程中的质量损失，为沥青产品质量检测提供有力工具。
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