背景及概述[1][2]
石油瀝青具有優(yōu)良的可塑性和粘結性，資源豐富，價格低廉，用作道路鋪裝材料有著悠久的歷史。隨著高速公路的發(fā)展，石油瀝青的使用量也越來越大。由于瀝青組成的復雜，對所使用瀝青進行分析是目前比較困難的工作。近十幾年來，紅外光譜在瀝青的化學結構分析中受到了一定程度的關注，成為最常用的微觀分析方法之一。紅外光譜分析是有機化合物結構鑒定中的一個重要手段，在有機結構分析，特別是官能團的鑒定方面具有重要作用。紅外光譜是指以波長或波數為橫坐標，以強度或其他隨波長變化的性質為縱坐標所得到的反映紅外射線與物質相互作用的譜圖。但是，現有研究及應用表明，關于石油瀝青的紅外光譜譜圖資料甚少，因此，利用紅外光譜對石油瀝青的測定方法還有待進一步探索和研究。
組成[1]
石油瀝青的組成結構為：石油瀝青是由各種碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的混合物，化學組主要是碳 (80％?87％)，氫(10％?15％)，其次是氧、硫、氮。石油瀝青化學組成結構復雜，其中碳氫 比(C/H)在一定程度上能夠說明烴類基屬含量的大致比例，從而間接反映石油瀝青化學組 成結構的概貌?，F有技術尚難將瀝青的組成化分為純粹的化合物，目前常用的四組分分析將瀝青的組成分為瀝青質、飽和分、環(huán)烷芳香分、極性芳香分。石油瀝青結構以瀝青質為膠核，膠質包裹瀝青質形成膠團分散在輕質油分中。
應用[2-3]
以石油瀝青需求的種類來看，過去主要是以普通道路瀝青以及建筑瀝青為主。上世紀九十年代開始，因高速公路的大興土木而對重交通道路瀝青的需求量大增。到2010 年，石油瀝青需求量為2200 萬噸，其中道路瀝青約2000 萬噸（其中重交通道路瀝青約為1800 萬噸），建筑用瀝青約100 萬噸，其他用途需求的瀝青約為100 萬噸。我國石油瀝青需求主要集中于道路建設上，約占總需求量的80% 以上，其中公路建設用量，城市市政建設次之，另外還有部分道路瀝青用于機場跑道建設及碼頭建設。
1）公路建設：公路建設是瀝青需求領域，目前我國尚處于基礎設施重點建設的階段，對道路瀝青的需求成長很快。隨著公路等級的不斷升高，對于道路用瀝青的等級要求也同步提高?？傮w發(fā)展趨勢是從普通道路瀝青、重交通道路瀝青，再到改性瀝青。通過有機瀝青乳化劑制成的乳化石油瀝青，徹底改變了石油瀝青必須熱施工的施工方法，可在晝夜溫差大、潮濕的環(huán)境中冷施工，既可保證施工質量，又擴大了石油瀝青的應用范圍，因此近年來備受關注，發(fā)展迅速，廣泛應用于保護填方路堤邊坡、建筑屋面及洞庫防水、金屬材料表面防腐、沙漠固沙、及鐵路整體道床、鋪筑路面等多種工程領域。
2）城市市政建設：隨著我國城市建設的發(fā)展，對瀝青（尤其是重交通道路瀝青）的需求呈上升趨勢。各大型城市瀝青需求中，重交通道路用瀝青的比重越來越大，尤其是各省會城市的市政建設，包括城市環(huán)線、機場路、城市中心街道等重要路段均使用重交通道路用瀝青或改性瀝青。
老化研究[4]
石油瀝青具有良好的粘結性能，是目前應用最廣泛的路面材料，然而在儲存、運輸、施工及路面服務過程中，受環(huán)境因素影響，瀝青內部將發(fā)生一系列物理、化學變化，最終使其硬化變脆，即發(fā)生老化，造成路面開裂等不良后果。路面瀝青老化過程中發(fā)生的物理、化學變化主要有輕組分的揮發(fā)、油分的滲透流失、氧化反應、縮合反應等，目前普遍認為氧化是導致瀝青老化的主要原因。
對于瀝青老化的研究方法可以分為兩類：
類是對一段實際鋪裝路面進行數年（甚至更長時間）的跟蹤取樣檢測。顯然，這種研究方式非常切合實際，但因其耗時過長不便于項目的開展，只有國外少數課題組在長期堅持進行此類研究。
第二類是對老化過程進行實驗室模擬，即通過人工控制溫度、濕度、氧氣流量等條件對瀝青老化進行加速，而后取樣表征。人們采用此法對瀝青的老化現象進行了許多研究， 有研究采用旋轉薄膜加熱老化試驗，對4種不同牌號的瀝青進了熱氧老化模擬，對瀝青老化前后的各項基本性能進行了表征，并對其老化性能與化學組成之間的關系進行了詳細探討。
結果表明，瀝青老化過程中，黏度的增長并非傳統(tǒng)意義上人們認為的呈指數型或直線型增長，而是先直線增長，到達某一臨界點后增長速率加快，且臨界點與瀝青種類有關。膠體不穩(wěn)定指數Ｉｃ與瀝青的老化性能存在密切關聯，Ｉｃ越大的瀝青，老化后性能變化越大。瀝青的軟化點與黏度都與瀝青的數均分子量及膠體結構有關，而針入度與度的變化則與瀝青中輕組分的關系較密切。S元素含量影響瀝青的老化過程，S含量大的瀝青，老化前后針入度變化小。
主要參考資料
[1] CN201110389814.5 一種利用石油瀝青的紅外光譜圖測定石油瀝青的方法
[2] 我國石油瀝青市場發(fā)展研究
[3] CN201510416891.3 一種塑性粘土乳化石油瀝青及其應用
[4] 石油瀝青老化性能與其化學組成的關系新探討