【摘要】 沥青是沥青混凝土的粘结剂。因此，道路和高速公路构成了世界上最大的沥青单一用途。

作为沥青混凝土的关键粘结剂，沥青在道路工程中占据重要地位。通过傅里叶变换红外光谱法（FTIR）的衰减反射模式，研究团队成功实现对沥青氧化反应的原位观测，揭示了材料老化机理与防控新思路。

图1初沥青老化过程中光谱变化示意图[1]

 

一、沥青硬化机理的分子层面解析

实验发现，沥青在163℃高温环境下与氧气接触时，硫醇类物质氧化会引发链式反应。极性分子通过氢键网络重组，具体表现为：

1. 羰基指数上升0.15-0.3单位

2. 亚砜特征峰强度增加20-40%

3. 硫醇信号衰减与过氧化物生成呈负相关

 

二、催化剂对老化进程的调控作用

不同无机杂质对氧化速率影响显著：

• 氯化铁使反应活化能降低35%

• 铜颗粒通过吸附作用抑制硫醇氧化

• 混合体系中出现协同催化效应

 

三、光谱数据的创新性解读

研究突破传统噪声处理方式，发现：

1. 脉冲信号实际对应H₂O、H₂O₂等气体特征峰

2. 硫化氢信号与硫醇衰减存在0.92相关性

3. 动态光谱指纹揭示VOCs释放规律

 

四、道路工程的实践启示

基于研究成果提出：

1. 再生沥青中铜基添加剂的抗老化方案

2. 生产环节催化剂浓度控制阈值

3. 基于亚砜指数的老化程度评估体系

 

参考文献：[1]Makowska M, Hartikainen A, Pellinen T. The oxidation of bitumen witnessed in-situ by infrared spectroscopy[J]. Materials and structures, 2017, 50: 1-17.

 

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