玉米秸秆焦油制备生物沥青的性能研究

随着大规模高等级公路建设和养护维修工程的不断推进,沥青材料的需求量逐渐攀升。随着化石资源的消耗,寻找一种能够替代石油沥青的材料已成为道路工程领域的迫切需求。本文以玉米秸秆焦油为原料,对其进行树脂化处理,制备生物沥青。基于BOX-Behnken响应面分析,以树脂得率为评价指标,确定了树脂合成的最佳工艺条件为:酚醛摩尔比为0.8,反应时间为125 min,秸秆焦油添加量为10%。结果表明:随着树脂化产物的增加,生物沥青的针入度也随之增大,且均高于70#石油沥青。B-PF生物沥青延度随掺量增加呈先升高后降低趋势;但H-PF生物沥青延度随掺量的增大而减小。提高生物沥青掺量可使软化点降低。H-PF生物沥青在10%掺量下延度及软化点低于70#石油沥青,而掺量达到20%时,所制备的生物沥青的软化点和延度皆低于70#石油沥青。

秸秆液化树脂化产物制备生物沥青及性能分析

针对目前利用废木材、农作物秸秆、牲畜粪便、废油等制得生物油,进而部分或完全取代石油基沥青时路用性能不足的问题,提出了一种采用秸秆液化产物树脂化制木质基酚醛树脂部分取代石油基沥青,开发绿色可持续的生物沥青。首先,对秸秆进行组分分离得到纤维素和木质素,对秸秆及其主要组分分别进行液化,探讨秸秆液化的主要影响因素;其次,将液化产物与甲醛反应合成木质基酚醛树脂WPR,并与苯酚反应所得酚醛树脂PR进行对比分析;最后,将树脂以不同比例掺到基质沥青中制备生物沥青,通过各生物沥青的三大指标及黏度,分析生物沥青的性能。结果表明:秸秆的液化速率主要取决于纤维素的液化速率,其液化反应复杂,反应动力学级数为1.71;由树脂得率及液化产物、WPR、PR的FT-IR谱图分析可知,WPR树脂合成率较高,且比PR具有更好的反应活性;仅掺加液化产物制备的生物沥青性能较差,掺加WPR树脂的生物沥青高温稳定性、低温抗裂性能、抗变形能力及温度稳定性均优于基质沥青。

铝锆偶联剂改善生物沥青混合料水稳定性研究

为了提高生物沥青与石灰岩集料的黏附性,采用铝锆偶联剂对石灰岩集料进行改性.采用改进水煮试验、接触角试验分析铝锆偶联剂对生物沥青与石灰岩集料黏附性的影响;基于红外光谱和扫描电子显微镜试验分析微观变化和改性机理;采用沥青混合料水稳定性试验对石灰岩集料性能变化进行验证.结果表明,在0.2%铝锆偶联剂掺量下的15 min水煮试验中,生物沥青质量损失率相较改性前降低了20.52%;铝锆偶联剂使石灰岩集料由亲水性转变为亲油性,生物沥青与石灰岩集料的配伍率提升;红外光谱表明改性石灰岩集料表面引入了铝锆偶联剂的有机长链;扫描电子显微镜观测发现,铝锆偶联剂能在石灰岩集料表面形成薄膜,完成化学包裹;改性后的生物沥青混合料的残留稳定度与冻融劈裂强度比相较于改性前分别提升了7.91%与12.63%.

玉米秸秆焦油在生物沥青中的应用研究进展

对生物质原料玉米秸秆进行热解,经快速冷凝最终得到秸秆焦油,通过蒸馏、萃取、氧化等工艺处理秸秆焦油,蒸馏过程中将秸秆焦油的轻重组分分离,重组分即为生物沥青。通过对生物沥青物理性能和沥青结合料路用性能的研究,验证和提高了生物沥青在道路工程领域应用的可行性和实用性。

改性生物沥青研究现状

基于对改性生物沥青研究现状的把握,总结了改性生物沥青的制备工艺,分析了其改性机理,评价了其改性效果,旨在为改性生物沥青的研究和应用提供参考和借鉴。分析表明:平衡好改性生物沥青的高低温性能是未来解决生物沥青缺陷的关键;建立改性剂、生物油与基质沥青的联合制备体系有利于提高生物沥青的可用性和研究价值。

生物沥青的制备方法与性能研究进展

基于石油沥青供应量的限制和环保考虑,发展环境友好的可再生生物沥青逐渐成为关注的热点。由于生物质原料的种类和生物质重油的提炼方法对生物沥青的性能有较大影响,同时生物沥青高温易老化、低温易脆化的性能不足限制了其广泛应用。因此,深入了解生物沥青的来源、组成、结构和性能特点,并选用适宜的方法对生物沥青进行改性,对发展高性能生物沥青具有重要意义。基于此,从生物质重油的提炼工艺、生物沥青的制备特点出发,综合阐述和分析了生物质重油及生物沥青的制备工艺、组成和性能特征,并深入总结了生物沥青的改性方法和改性机理,以期为生物沥青改性技术的发展和生物沥青的广泛应用提供借鉴。

蓖麻油基生物沥青流变特性及水稳定性研究

为研究蓖麻油基生物沥青(castor oil-based bio-asphalt,COBA)的性能,选择3种不同生物油掺量(5%、10%、15%)的蓖麻油基生物沥青及70号基质沥青作为研究对象,采用软化点试验、延度试验、弯曲梁流变(BBR)试验、动态剪切流变(DSR)试验以及接触角水分敏感性试验等宏观试验对蓖麻油基生物沥青的高温性能、低温性能与水稳定性能进行评价。结果表明:高温条件下,蓖麻油基生物沥青的高温抗变形与抗车辙性能降低,流变性能提高;而低温条件下,蓖麻油基生物沥青的延展性与低温抗裂性能增强;并且生物沥青中的酸性化合物与硅质集料作用生成的羧酸等在聚集体界面累积并结晶,而在遇水后水解,黏附性削弱。均表现为生物油掺量越大,生物沥青性能变化越明显。

改性生物沥青常规性能研究

为研究改性生物沥青的常规性能,对其进行针入度、软化点和延度试验,考察生物沥青与改性沥青按照不同比例混合后各性能的改善。试验结果表明:生物沥青与改性沥青混合后,其针入度值随着改性沥青比例的增大而减小;对改性生物沥青进行温度稳定性分析可知,两种生物沥青本身高温性能就好,当与改性沥青混合后,软化点降低,影响高温性能;生物沥青与改性沥青混合后,其延度都有很大程度的提高,改善了生物沥青低温下硬脆的缺点,特别是SBS改性沥青和SBR改性沥青作用最大。并且随着改性沥青所占比例的增大,效果越好。

造纸黑液再循环温拌再生生物沥青混合料的路用性能研究

造纸黑液是造纸废水的重要组成部分,同时也是造纸废水污染的主要元凶之一。对此,尝试通过对造纸黑液进行提纯,制备了一种专门用于温拌再生生物沥青的木质素乳化剂,针对该乳化剂应用于再生生物沥青混合料的路用性能进行了试验分析。结果表明:加入该乳化剂的温拌再生沥青混合料在低温、低压力环境下的劈裂强度一般,在25℃环境下的稳定性最优,抗疲劳性能较优,在35%乳化剂掺量下的抗水害性能最优。

生物沥青改性沥青胶结料性能研究

研究了由猪粪经热化学转化的生物沥青部分代替沥青混合而成的生物改性沥青(BMA)的性能。由猪粪转化的生物沥青不仅可以作为石油基胶结料的可再生替代品,还可以为猪粪废弃物的管理提供解决方案。此外,生物沥青的应用将降低沥青造价,降低沥青路面的施工成本。然而,生物沥青可能会降低胶结料的高温性能,为了解决这一问题,将多磷酸应用于BMA中,并探究其对BMA性能的影响。

表面修饰硅藻土改性生物沥青的流变与微观性能研究

为研究表面修饰硅藻土对生物沥青性能的影响,文章制备不同掺量下的表面修饰硅藻土改性生物沥青(SDBA),通过多重应力蠕变与恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变仪(BBR)试验、座滴试验和傅里叶红外光谱(FTIR)试验,分别对SDBA的流变性能、粘附性能和化学成分进行分析。结果表明:表面修饰硅藻土能改善SDBA的粘附性能和高温稳定性;虽然表面修饰硅藻土对SDBA的低温性能和疲劳性能有负面影响,但SDBA的低温性能仍优于基质沥青,且低掺量下对SDBA的抗疲劳性能影响不大;表面修饰硅藻土对SBDA的性能提升更优于未修饰硅藻土;表面修饰硅藻土、基质沥青和生物油的共混属于物理改性。

PPA/橡胶粉复合改性生物沥青流变性能研究

为探究PPA/橡胶粉复合改性技术,提高生物沥青路用性能的机理与效果,文章对玉米秸秆油生物沥青进行PPA/橡胶粉复合改性,通过沥青四组分试验分析复合改性生物沥青的化学组成,利用动态剪切流变试验与弯曲梁流变试验评价复合改性沥青的流变特性。结果表明:生物沥青进行PPA/橡胶粉复合改性后,沥青中的沥青质含量显著提高,胶质、饱和分与芳香分组分含量出现一定程度下降;PPA/橡胶粉复合改性剂能显著改善生物沥青的弹性特征、高温抗剪性能与感温性能,但复合改性剂中的PPA掺量提高至2%时,对复合改性沥青的低温性能存在一定的负面影响。

大掺量橡胶粉改性生物沥青混合料性能及应用技术研究

为全面分析大掺量橡胶粉改性生物沥青推广应用的可行性,文章采用20%的橡胶粉、30%的生物油和50%的90号道路石油沥青,制备替代量为50%的大掺量橡胶粉改性生物沥青,通过室内对比试验及工程应用,系统研究了大掺量橡胶粉改性生物沥青混合料的各项性能和工程应用效果,并依托工程应用测算经济环保效益。结果表明:在50%的高替代量下,橡胶粉改性生物沥青混合料的残留稳定度为93%,冻融劈裂强度比为81%,60℃动稳定度为5 564次·min^(-1),-10℃弯曲应变为3 160με,各项性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中1-2气候分区的路用性能要求。铺设的试验路段具有良好的路用性能,路面压实度、渗水系数、构造深度和摆式摩擦系数均满足规范要求。经计算,在降低路面施工成本的前提下,大掺量橡胶粉改性生物沥青路面的环保效果显著,具有较好的经济效益和社会效益,适合在实际工程中推广应用。

基于 DSR 和 RV 的生物沥青结合料流变特性研究

探究了生物沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子和粘度随着不同温度、不同生物质重油掺量的变化而变化的情况.分析了根据粘温曲线确定生物沥青的拌合与压实温度存在的问题.研究表明,生物沥青的高温性能随着温度的增加及生物质重油掺量的增加而降低;在温度不大于135℃的范围内,随着生物质重油掺量的增加,生物沥青的粘度逐渐降低;生物沥青存在一定的老化现象;根据粘温曲线确定生物沥青拌合与压实温度的方法的适用性有待进一步研究.

温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响

为研究温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响,以生物沥青结合料和温拌剂为研究对象,对掺加了温拌剂的生物沥青结合料分别进行动态剪切流变试验(DSR)和多应力重复蠕变恢复试验(MSCR),以复数模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ、恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr为评价指标,研究了2种温拌剂类型(质量比为2%的Sasobit和质量比为0.35%Rediset)、3种生物质重油掺量(质量比分别为5%,15%,25%)对生物沥青结合料高温流变性能的影响。研究结果表明,未老化的生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而降低,黏性成分亦随着生物质重油掺量增加而减小,短期老化后生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而增大,弹性成分比例明显增大。Sasobit温拌剂的加入能够降低生物沥青结合料的黏性行为,增强延迟弹性,提高生物沥青结合料的高温抗车辙性能。加入Sasobit使得生物沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ值提高超过100%,不可恢复蠕变柔量Jnr值降低大于60%。Rediset温拌剂可以降低生物沥青结合料的高温老化速度,对生物沥青结合料的老化有较强的抑制作用。具有抗老化的优势,其温度敏感性比Sasobit温拌剂要低。Sasobit和Rediset温拌剂均可以提高生物沥青应力敏感性,使生物沥青在高应力水平下的黏弹性更加显著。

基于MSCR试验的生物沥青高温性能评价

通过高温分级试验和多应力蠕变恢复试验,研究了不同生物质重油掺量及温度下生物沥青的PG高温分级、不可恢复蠕变柔量、蠕变恢复率和应力敏感性,对比分析了基于AASHTO MP 19标准的生物沥青高温性能分级,并采用车辙试验验证了生物沥青混合料的高温性能.结果表明:综合等车辙因子临界温度对生物沥青的原样沥青的等级划分效果明显;生物沥青的恢复率较基质沥青和S100沥青大,蠕变柔量较基质沥青和S100沥青小;生物沥青的不可恢复蠕变柔量和蠕变恢复率应力敏感性随生物质重油掺量的变化不呈现明显规律,但应力敏感性随温度的升高而增大;64℃可作为低掺量生物沥青高温分级的基准温度.

生物沥青研究进展综述

生物沥青是相对于石油沥青的一种新型材料,它由生物质快速热裂解制备生物油,继而制备而成。生物油是生物沥青的基础,因此首先分析了生物油的制备机制及生物油的组成和性质,然后阐述了生物沥青的制备方法与应用方式,并总结了国内外生物沥青结合料和混合料的研究现状及发展前景。现有研究表明,生物沥青具有较好的使用性能,加之其具有经济环保、可再生等石油沥青无法比拟的优点,必将成为未来道路用沥青材料研究发展的新方向。

路用生物沥青及混合料性能研究

选择以木屑为原材料生产出的生物质重油,将其加入50号基质沥青,并掺入外掺剂,制备不同生物质重油掺量的生物沥青,对RTFO老化前后生物沥青样品的针入度、软化点、延度(10℃)、质量变化进行分析,通过结合料试验优选出符合规范要求的生物沥青结合料,然后制备生物沥青混合料并对其进行车辙试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验和低温黏结性试验等,考察生物质重油掺量变化对生物沥青混合料路用性能的影响。结果表明:随着生物质重油掺量的增加,生物沥青的针入度增加、软化点降低、延度增加,高温性能受到一定程度的影响,但低温抗裂性能得到提高;与50号基质沥青混合料相比,生物质重油掺量(w)为10%的生物沥青混合料的最大弯拉应变比提高20.90%,低温性能有所提高,冻融循环后的劈裂抗拉强度提高12.56%,水稳定性有所提高,黏附性能大幅提高,高温性能有所降低;生物质重油掺量(w)为10%的生物沥青混合料的各项指标均满足《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)的要求。

生物沥青结合料的制备工艺及性能评价

为了研究生物沥青的制备工艺和基本性能,利用正交设计法研究不同因素(制备温度、拌和时间、重油掺量)对生物沥青性质的影响,并对生物重油掺量质量分数为20%、30%、40%和50%的生物沥青的针入度等级性能进行评价。研究表明:随着重油掺量的增加,生物沥青的针入度、软化点、延度值变化趋势分别为增大、降低、增大,而短期老化后,呈相反趋势;表观黏度随重油掺量的增加而减小;在高温条件下,生物沥青出现"剪切稀化"现象。

生物沥青及其路用性能研究综述

为减少大量使用矿物燃料对环境的不良影响,充分利用可再生资源,并改善传统石油沥青路用性能上的缺陷,介绍了一种由生物油和石油沥青组成的全新路面材料——生物沥青。综述了生物沥青及其制备、来源以及生物粘结剂对石油沥青高低温性能、温度敏感性、抗老化性等路用性能以及流变性能的影响。生物沥青相比传统沥青多方面性能有所改善,同时具备优良的环境,经济和实施效益,指出未来进一步的研究建议。分析表明生物沥青很有可能成为传统石油沥青的一种优良替代品,未来发展前景十分广阔,为在我国铺面工程中的研究应用提供参考。