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。

蓖麻油生物沥青调和沥青混合料使用性能研究

为了评价蓖麻油生物沥青调和沥青混合料的使用性能,设计了具有5种蓖麻油生物沥青掺量且级配均为AC-20C的沥青混合料,根据各掺量最佳油石比制作试件并进行混合料使用性能试验.根据试验结果分析了不同掺量调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、路面设计参数等性能指标.分析表明,随着生物沥青掺量的增加,调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗压回弹模量逐渐降低,但在一定掺量范围内满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求,此外水稳定性在加入消石灰后得到显著改善.随着生物沥青掺量的增加,劈裂抗拉强度降低至一谷值后略有提高,低温抗裂性得到改善.由此可见,将蓖麻油生物沥青调和沥青替代石油沥青用于混合料,在一定掺量范围内是可行的.

生物沥青再生沥青结合料使用性能

为研究生物沥青用作沥青再生剂的可能性,选用蓖麻油生物沥青为再生剂制备再生沥青,并通过试验研究了旋转薄膜烘箱(rolling thin film oven,RTFO)老化前后该种生物沥青掺量对再生沥青相关技术指标的影响.结果表明:随着生物沥青掺量的增加,再生沥青针入度增大,软化点降低,30%掺量的生物沥青可将老化沥青的针入度恢复到原样沥青水平.然而,生物沥青对延度的改善较差.此外,再生沥青135℃黏度、当量软化点和当量脆点降低,针入度指数PI和塑性温度范围逐渐增大,RTFO老化后残留针入度比减小,软化点增量、黏度老化指数逐渐增大.生物沥青的加入改善了再生沥青的感温性能和低温性能,对高温性能表现出不利影响.随着生物沥青掺量的增加,再生沥青抗老化性能逐渐减弱,但在30%掺量范围内,生物沥青再生沥青的抗老化性能仍不低于原样沥青水平.

老化对生物沥青改性沥青结合料使用性能的影响

通过实验室实验,探讨老化对生物沥青改性沥青结合料的影响。分析显示:老化降低结合料的残留针入度比,这种影响在短期老化时较为显著,长期老化时可以忽略。老化提高结合料的软化点,这种影响在短期老化时较为显著,长期老化时更加显著。老化提高结合料的残留延度比,这种影响在短期与长期老化时效果均相当显著。老化提高结合料的针入度指数,这种影响在短期与长期老化时均较为显著。总体上,生物沥青对改性沥青结合料老化前后性能的比较没有大的不良作用,在这个意义上生物沥青改性沥青结合料具有良好的抗老化性能。

生物沥青调和沥青结合料与混合料性能指标的相关性分析

为探讨生物沥青调和沥青结合料与混合料性能指标之间的相关性,制备了掺量为0%、5%、10%、15%、20%的生物沥青调和沥青结合料和相应的AC-20C型沥青混合料,并进行了沥青结合料的常规性能试验、流变性能试验以及沥青混合料的高温性能试验、低温性能试验、力学性能试验。基于试验结果与数据分析,主要结论为:结合料与混合料高温性能指标之间基本上呈良好的线性相关性,但结合料的60℃黏度与混合料的高温性能指标之间不具有线性关系,而呈抛物线关系;结合料与混合料低温性能指标之间亦呈线性相关,但以延度作为生物沥青调和沥青低温性能评价指标的可行性有待进一步验证;与低温性能指标相比,结合料的针入度与混合料的高温性能指标之间的线性相关性更优,对于力学性能指标来说,针入度与抗压回弹模量之间线性相关性很好,而与劈裂强度之间则呈二次相关。

生物沥青的发展和研究现状

目前对石油沥青的需求不断增加,但传统的石油沥青是不可再生资源.因此,寻找一种可再生、性价比高的材料替代石油沥青已迫在眉睫.结合国内外研究现状,系统地总结了生物沥青在未来道路建设工程领域的优势,分析了生物沥青的改性机理和对沥青及混合料性能的影响.研究结果表明,生物改性沥青的路用性能均能满足规范要求,在未来,生物沥青可以有效替代传统石油沥青,实现公路行业的可持续发展.