基于流变的生物炭改性沥青性能研究

发布时间：2019-10-14 01:58

【摘要】：我国各等级公路沥青路面的发展使得对石油沥青的需求量逐渐加大,石油作为一种不可再生的矿物资源也濒临枯竭。且石油沥青在生产使用的过程中会产生大量温室气体,加速生态环境恶化,影响沥青路面建设和养护事业的发展。为降低对矿物燃料的使用,充分利用并发挥可再生资源的优势,改善普通沥青的性能缺陷,本文采用一种新型生物改性剂——生物炭,以改性普通基质沥青。生物炭不仅能改善沥青结合料的性能,还可以降低生产成本,促进道路材料的可持续发展。通过对国内外文献分析,选用合适细度的生物炭及改性沥青制备方法,对生物炭改性沥青的性能进行了研究。本文通过对基质沥青和五种不同掺量的生物炭改性沥青进行室内试验,研究生物炭改性沥青的路用性能。本文采用常规试验指标(软化点、针入度、60℃动力黏度、短期老化、长期老化等)与SHRP指标(DSR、BBR试验等)相结合的方式来评价生物炭改性沥青的路用性能。通过室内试验研究可得出以下结论:(1)生物炭改性沥青的线黏弹范围和均相程度均比基质沥青小,且生物炭掺量越大,线黏弹范围越小;(2)生物炭加入后使沥青的黏度和车辙因子增大,黏温指数VTS的绝对值减小,说明生物炭可以改善沥青的高温性能和温度敏感性;(3)生物炭在一定程度上会削弱沥青的低温性能,因此,需要合理控制生物炭掺量使得在提高沥青高温性能的同时不影响其低温性能;(4)沥青老化后的复数模量和车辙因子不断增大,针入度减小、软化点增大,说明沥青的高温抗车辙性能得到提高。(5)通过老化指数和黏度比的分析,生物炭改性沥青的抗老化性能优于基质沥青;(6)借助扫描电镜和红外光谱试验研究生物炭改性沥青的微观结构和化学组成,结果表明,生物炭为多孔结构,能与沥青更好的相容。对比基质沥青和生物炭改性沥青的红外图谱发现,生物炭与沥青只是简单的物理共混,未发生化学改性。生物炭改性沥青不仅可以改善沥青的性能缺陷,还可以充分利用废物资源,具有良好的经济效益和环境效益,为我国铺面工程的应用提供参考。
【图文】：

生物炭

项目实测值规定值 0g，5s）（0.1mm） 63 60-80 ，15℃）（cm） 102.6 ≥100 ，10℃）（cm） 30 ≥20 法）（℃） 47.6 ≥43 C）（℃） 280 ≥260 馏法）（%） 1.8 ≤2.2 ）（g/cm3） 0.97 实测值乙烯）（%） 99.7 ≥99.5 质量损失（%） 0.02 ≤±0.8 T残留针入度比（%） 62.7 ≥54 T度（10℃）（cm） 14 ≥4 T是oe阳市德胜活性炭厂利用农作物秸秆所生产的，如图 2.1 所示。表 2.2 所示为该生物炭的技术指

动态剪切流变仪,工作原理

（b）图 2.2 动态剪切流变仪工作原理能很好地分析高分子材料的流变性质，，但是该设流变试验时需注意以下几点：选定试验温度下满足线黏弹性条件；存在最佳值。其厚度不同，对造成复数模量数值的剪切速率存在一定敏感性。不同沥青应采取中始终处于线黏弹范围；复数模量测试结果的范围选择所需要的平行板 1×105～1×107Pa、1×103～1×105Pa 这两个范围时R 试验有 3 种平行板模具，不同的测试温度选行板用于沥青的高温测试（40 ℃ ~90℃）；直径 8 ~40℃）；直径 4mm 的平行板用于沥青的低温测
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U414

【参考文献】