生物質(zhì)再生瀝青混合料微觀特性研究.pdf

1、現(xiàn)階段，利用可再生的生物材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)石化產(chǎn)品已日益受到社會和科研機(jī)構(gòu)的重視。瀝青材料作為石油加工產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)物之一，是鋪筑高等級公路不可或缺的原材料，對其再生利用具有顯著的社會意義和工程價(jià)值。目前研究者已對瀝青混合料再生技術(shù)進(jìn)行了大量卓有成效的研究，結(jié)果表明，再生劑的使用能夠有效提升廢舊瀝青混合料的再生效率。然而傳統(tǒng)再生劑通常是石化產(chǎn)業(yè)的上游產(chǎn)品，價(jià)格高昂，若合理利用生物質(zhì)材料取代傳統(tǒng)再生劑則有望大幅降低工程成本，實(shí)現(xiàn)真正意義上的可持續(xù)

2、發(fā)展?；诖耍狙芯繉ι镌偕鷦?yīng)用于瀝青混合料再生的可行性進(jìn)行探究，并分析再生混合料的微觀特性及其對路用性能的影響，以期全面了解生物再生技術(shù)的應(yīng)用前景。
　　首先，本文在對比三種代表性生物油源(分別為生物乙醇?xì)堅(jiān)悶r青、生物柴油殘?jiān)惿镉秃铜h(huán)氧植物油基生物油)基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上，篩選出環(huán)氧植物油基生物油作為生物再生劑的基質(zhì)油料，通過常規(guī)試驗(yàn)測試其再生性能(與市售再生劑進(jìn)行對比)，針對再生性能不足的情況復(fù)配增塑劑以制備生物再生劑。

3、隨后利用該生物再生劑對不同長期老化瀝青進(jìn)行再生，采用流變試驗(yàn)測試再生瀝青的性能，發(fā)現(xiàn)老化瀝青的施工和易性和硬度恢復(fù)較好，但抗疲勞性能的恢復(fù)有限;低溫試驗(yàn)表明，這種生物再生瀝青不適用于極端低溫地區(qū)?；瘜W(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明，生物再生劑主要是通過降低氧化官能團(tuán)和瀝青質(zhì)的比例、增加低-中分子量分子的含量來改變老化瀝青的性質(zhì)。
　　其次，本文基于微觀結(jié)構(gòu)和瀝青組分、性能之間關(guān)聯(lián)性的分析結(jié)果，構(gòu)建了基于微觀結(jié)構(gòu)的再生理論，利用這一理論對生物再生機(jī)理

4、進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)雖然生物再生劑降低了老化基質(zhì)瀝青的黏度，但是瀝青樣品內(nèi)部分子擴(kuò)散能力卻沒有得到增強(qiáng)，這與生物再生劑中較高的膠質(zhì)含量有關(guān);對于老化SBS改性瀝青，由于聚合物的存在，分子量相對較小的生物再生劑能夠增強(qiáng)改性瀝青的分子流動擴(kuò)散能力。
　　然后，將生物再生劑與瀝青混合料舊料按不同比例和新集料、新瀝青進(jìn)行混合制備再生瀝青混合料，并采用市售再生劑作為對照組進(jìn)行對比研究。車轍試驗(yàn)表明生物再生劑對再生混合料的軟化效果最顯著，低溫彎曲

5、試驗(yàn)、凍融試驗(yàn)、四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)結(jié)果顯示生物再生混合料的抗低溫開裂能力、抗水損能力和抗疲勞能力在所有再生混合料中最優(yōu)，動態(tài)模量試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了生物再生劑相比于市售再生劑對舊料具有更好的性能恢復(fù)能力。
　　最后，采用納米壓痕試驗(yàn)對上述混合料的微觀特性進(jìn)行表征，結(jié)果表明生物再生劑對膠漿-過渡區(qū)-集料區(qū)域的力學(xué)性能改變最為顯著;蠕變試驗(yàn)結(jié)果也表明生物再生劑具有優(yōu)良的再生效果，能夠顯著改善瀝青膠漿相的黏彈性。微觀結(jié)果驗(yàn)證了生物再生劑能夠有效改