生物油改性沥青特性及粘附性评价方法研究
发布时间：2021-11-23 18:27
石油作为传统能源,为全球经济发展和工业化进程提供了强劲动力保障,但是,石油属于不可再生资源,寻找石油的替代能源具有重大的战略价值。生物质裂解油是以可再生生物质为原料,通过快速热裂解或高压液化等技术手段转化生物质所制得的液态产物,生物油的燃烧特性使其具备了替代石油能源可能性。当前,生物质重油主要作为船舶轮机燃料使用,生物油作为改性剂在道路沥青中的应用也是一个新的研究热点。本文为实现生物油在道路沥青中的应用,针对生物油的特性和道路沥青的要求,采用不同工艺实现生物油对沥青的改性。以植物质快速热裂解油为研究对象,将其直接与基质沥青混合制备生物油改性沥青,分析生物油沥青及其胶浆的流变性能和改性机理;利用乳化工艺制备乳化生物沥青,研究蒸发残留物的获取方法,评价乳化生物沥青的安全性能;将生物油与胶粉联合使用制备复合改性沥青,通过旋转黏度试验、动态剪切流变试验评价生物油对橡胶改性沥青高温性能的影响;基于“微波处理”和“长期浸泡”方法,使用生物油对胶粉进行预处理,研究制备方法对复合改性沥青高温特性、疲劳特性和存储稳定性的影响;对传统鼓泡试验进行改进,使用UTM协助加载,借助非接触测量系统DIC监测泡体中...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：181 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物油性状生物油通常作为燃料使用，本研究对所选用生物油进行了燃烧试验
长安大学博士学位论文18图2.1生物油性状生物油通常作为燃料使用，本研究对所选用生物油进行了燃烧试验。燃烧现象见图2.2，生物油在燃烧前期，以蓝色火焰为主，火焰尖端有部分黄色火苗，火焰蔓延趋势强烈，且正在燃烧的生物油伴有沸腾现象，观察到适量气泡从生物油中形成并向外冒出；当生物油的燃烧过程逐渐接近末期，火焰颜色以黄色为主，火焰蔓延趋势缓和，生物油已显示出焦化性状；生物油燃烧残余物外观类似焦炭，脆性材质，揉压作用下易碎，在玻璃棒的捣碎作用下成为粉末状，略带焚烧木屑产生的气味。上述现象表明，生物油作为燃料使用存在以下两个问题：其一，生物油在燃烧过程中热值不稳定；其二，生物油在燃烧过程中除了排放气体，也有一定量的残余物。因此，生物油直接作为燃料存在一定缺陷，探索生物油在其他领域的应用具备相当的实际工程意义。（a）燃烧前期（b）燃烧后期（c）燃烧残余物图2.2生物油燃烧现象当前，生物油作为一种可再生的新能源，国内还没有适用于生物油的相关规范和技术标准。因此，结合实验室现有的条件和技术手段，测得生物油的部分指标如表2.1所
第二章生物油改性沥青及胶浆性能研究332.5.3.1锥入试验锥入试验是一种常见且被广泛认可的用于评价沥青胶浆剪切性能的方法[80]。如图2.10所示，一个自主设计的带30o角的圆锥配合沥青针入度仪使用，用于测定沥青胶浆的剪切强度。在本研究中，包括圆锥、配重砝码和连杆的落锤总质量为300克。为了防止及消除沥青胶浆产生气泡影响试验结果，沥青胶浆分两次倒入试模，并在使用沥青胶浆浇筑试模的过程中适当振动试模。将浇筑完成的试模置于25oC的环境箱中2小时，待沥青胶浆凝固。同时，落锤也置于25oC的环境箱中恒温。通过沥青针入度仪记录圆锥在第五秒钟的锥入深度h，根据公式2.1计算沥青胶浆的剪切强度τ。图2.10锥入试验装置及示意图公式（2.1）在公式（2.1）中，G指落锤的重力，N；h指圆锥在第五秒钟时的锥入深度，mm；k是与锥角相关的系数，本研究中的锥角θ为30o，k为1.11。2.5.3.2多应力蠕变恢复试验沥青胶浆抵抗高温变形的能力，对沥青路面抗车辙性能有积极贡献。沥青胶浆中的矿粉与沥青若具备良好的融合性和粘附性，该胶浆能保证沥青混合料具备更加良好的抗车辙性能[81]。如图2.11所示，参照规范AASHTOTP70-13，MSCR在动态剪切流变仪器上完成[82]。MSCR试验在0.1kPa和3.2kPa两个应力水平下进行，第一个10次0.1kPa加载循环用于预加载试样，第二个10次和第三个10次加载循环分别在0.1kPa和3.2kPa应力水平下进行。一个加载循环包括：1秒钟施加应力产生蠕变，记录应变值，随后9
【参考文献】：
期刊论文
[1]沥青-集料黏附作用评价方法综述[J]. 王威娜,徐青杰,周圣雄,秦煜,闫强. 材料导报. 2019(13)
[2]基于ABAQUS的HSCC柱轴心受压有限元分析[J]. 王钧,郭冬伟. 低温建筑技术. 2019(05)
[3]全自动极限氧指数测定仪的研发[J]. 白振华,管阳春,穆岩,韩祥. 棉纺织技术. 2019(05)
[4]沥青与集料黏附性评价方法[J]. 李善强,叶宏宇,方杨,李浩. 长安大学学报(自然科学版). 2018(05)
[5]温拌SBS改性沥青浸水前后的纳观黏附特性[J]. 李波,陈占权,刘祥,吕镇锋,李晓民. 建筑材料学报. 2018(01)
[6]早强剂对乳化沥青冷再生混合料早期强度的影响[J]. 孙建秀,刘黎萍,孙立军. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2017(06)
[7]Characterization of effects of thermal property of aggregate on the carbon footprint of asphalt industries in China[J]. Ali Jamshidi,Kiyofumi Kurumisawa,Toyoharu Nawa,Jize Mao,Ben Li. Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2017(02)
[8]SBS改性沥青高温性能评价指标的比较[J]. 黄卫东,郑茂,唐乃膨,鄯增平. 建筑材料学报. 2017(01)
[9]浅析轮胎鼓包产生原因及预防措施[J]. 贾永辉. 装备制造技术. 2015(09)
[10]生物沥青研究进展综述[J]. 曹雪娟,刘攀,唐伯明. 材料导报. 2015(17)
博士论文
[1]多聚磷酸及多聚磷酸/聚合物复合改性沥青的性能和机理分析[D]. 董刚.长安大学 2018
[2]高精度、实时数字图像相关变形测量[D]. 邵新星.东南大学 2018
[3]木质生物质热裂解定向调控酚类化合物研究[D]. 王文亮.北京林业大学 2016
[4]三维数字图像相关法的关键技术及应用研究[D]. 高越.中国科学技术大学 2014
[5]薄膜材料鼓包装置的研制及力学性能表征[D]. 王子菡.湘潭大学 2012
[6]生物质选择性热裂解机理研究[D]. 郭秀娟.浙江大学 2011
[7]生物质快速热裂解制取生物油及其后续应用研究[D]. 王琦.浙江大学 2008
硕士论文
[1]基于ABAQUS的7075铝合金FSW构件蠕变时效成形模拟与回弹研究[D]. 刘涛.南昌航空大学 2019
[2]基于组学技术的沥青老化基因鉴定及老化规律预测研究[D]. 韩科超.山东建筑大学 2019
[3]不同填料对水泥乳化沥青混合料早期强度和路用性能的影响研究[D]. 谢陆鑫.武汉工程大学 2018
[4]冷再生沥青混合料性能及应用研究[D]. 常战雷.北京交通大学 2018
[5]马克思主义自然观对我国生态文明建设的启示[D]. 张阁.曲阜师范大学 2018
[6]沥青与集料界面的粘附性能研究[D]. 王鹏.华南理工大学 2017
[7]基于细观结构特征的集料认同特性与混合料抗滑性能表征及控制研究[D]. 王宠惠.长安大学 2017
[8]冷拌超薄罩面沥青混合料的低温性能研究[D]. 艾畅.武汉工程大学 2016
[9]生物质热解油与石油馏分共处理研究[D]. 柴瑞华.中国石油大学(华东) 2016
[10]基于极限氧指数的涤纶阻燃后整理研究[D]. 胡苏南.东华大学 2016
本文编号：3514426
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：181 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物油性状生物油通常作为燃料使用，本研究对所选用生物油进行了燃烧试验
长安大学博士学位论文18图2.1生物油性状生物油通常作为燃料使用，本研究对所选用生物油进行了燃烧试验。燃烧现象见图2.2，生物油在燃烧前期，以蓝色火焰为主，火焰尖端有部分黄色火苗，火焰蔓延趋势强烈，且正在燃烧的生物油伴有沸腾现象，观察到适量气泡从生物油中形成并向外冒出；当生物油的燃烧过程逐渐接近末期，火焰颜色以黄色为主，火焰蔓延趋势缓和，生物油已显示出焦化性状；生物油燃烧残余物外观类似焦炭，脆性材质，揉压作用下易碎，在玻璃棒的捣碎作用下成为粉末状，略带焚烧木屑产生的气味。上述现象表明，生物油作为燃料使用存在以下两个问题：其一，生物油在燃烧过程中热值不稳定；其二，生物油在燃烧过程中除了排放气体，也有一定量的残余物。因此，生物油直接作为燃料存在一定缺陷，探索生物油在其他领域的应用具备相当的实际工程意义。（a）燃烧前期（b）燃烧后期（c）燃烧残余物图2.2生物油燃烧现象当前，生物油作为一种可再生的新能源，国内还没有适用于生物油的相关规范和技术标准。因此，结合实验室现有的条件和技术手段，测得生物油的部分指标如表2.1所
第二章生物油改性沥青及胶浆性能研究332.5.3.1锥入试验锥入试验是一种常见且被广泛认可的用于评价沥青胶浆剪切性能的方法[80]。如图2.10所示，一个自主设计的带30o角的圆锥配合沥青针入度仪使用，用于测定沥青胶浆的剪切强度。在本研究中，包括圆锥、配重砝码和连杆的落锤总质量为300克。为了防止及消除沥青胶浆产生气泡影响试验结果，沥青胶浆分两次倒入试模，并在使用沥青胶浆浇筑试模的过程中适当振动试模。将浇筑完成的试模置于25oC的环境箱中2小时，待沥青胶浆凝固。同时，落锤也置于25oC的环境箱中恒温。通过沥青针入度仪记录圆锥在第五秒钟的锥入深度h，根据公式2.1计算沥青胶浆的剪切强度τ。图2.10锥入试验装置及示意图公式（2.1）在公式（2.1）中，G指落锤的重力，N；h指圆锥在第五秒钟时的锥入深度，mm；k是与锥角相关的系数，本研究中的锥角θ为30o，k为1.11。2.5.3.2多应力蠕变恢复试验沥青胶浆抵抗高温变形的能力，对沥青路面抗车辙性能有积极贡献。沥青胶浆中的矿粉与沥青若具备良好的融合性和粘附性，该胶浆能保证沥青混合料具备更加良好的抗车辙性能[81]。如图2.11所示，参照规范AASHTOTP70-13，MSCR在动态剪切流变仪器上完成[82]。MSCR试验在0.1kPa和3.2kPa两个应力水平下进行，第一个10次0.1kPa加载循环用于预加载试样，第二个10次和第三个10次加载循环分别在0.1kPa和3.2kPa应力水平下进行。一个加载循环包括：1秒钟施加应力产生蠕变，记录应变值，随后9
【参考文献】：
期刊论文
[1]沥青-集料黏附作用评价方法综述[J]. 王威娜,徐青杰,周圣雄,秦煜,闫强. 材料导报. 2019(13)
[2]基于ABAQUS的HSCC柱轴心受压有限元分析[J]. 王钧,郭冬伟. 低温建筑技术. 2019(05)
[3]全自动极限氧指数测定仪的研发[J]. 白振华,管阳春,穆岩,韩祥. 棉纺织技术. 2019(05)
[4]沥青与集料黏附性评价方法[J]. 李善强,叶宏宇,方杨,李浩. 长安大学学报(自然科学版). 2018(05)
[5]温拌SBS改性沥青浸水前后的纳观黏附特性[J]. 李波,陈占权,刘祥,吕镇锋,李晓民. 建筑材料学报. 2018(01)
[6]早强剂对乳化沥青冷再生混合料早期强度的影响[J]. 孙建秀,刘黎萍,孙立军. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2017(06)
[7]Characterization of effects of thermal property of aggregate on the carbon footprint of asphalt industries in China[J]. Ali Jamshidi,Kiyofumi Kurumisawa,Toyoharu Nawa,Jize Mao,Ben Li. Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2017(02)
[8]SBS改性沥青高温性能评价指标的比较[J]. 黄卫东,郑茂,唐乃膨,鄯增平. 建筑材料学报. 2017(01)
[9]浅析轮胎鼓包产生原因及预防措施[J]. 贾永辉. 装备制造技术. 2015(09)
[10]生物沥青研究进展综述[J]. 曹雪娟,刘攀,唐伯明. 材料导报. 2015(17)
博士论文
[1]多聚磷酸及多聚磷酸/聚合物复合改性沥青的性能和机理分析[D]. 董刚.长安大学 2018
[2]高精度、实时数字图像相关变形测量[D]. 邵新星.东南大学 2018
[3]木质生物质热裂解定向调控酚类化合物研究[D]. 王文亮.北京林业大学 2016
[4]三维数字图像相关法的关键技术及应用研究[D]. 高越.中国科学技术大学 2014
[5]薄膜材料鼓包装置的研制及力学性能表征[D]. 王子菡.湘潭大学 2012
[6]生物质选择性热裂解机理研究[D]. 郭秀娟.浙江大学 2011
[7]生物质快速热裂解制取生物油及其后续应用研究[D]. 王琦.浙江大学 2008
硕士论文
[1]基于ABAQUS的7075铝合金FSW构件蠕变时效成形模拟与回弹研究[D]. 刘涛.南昌航空大学 2019
[2]基于组学技术的沥青老化基因鉴定及老化规律预测研究[D]. 韩科超.山东建筑大学 2019
[3]不同填料对水泥乳化沥青混合料早期强度和路用性能的影响研究[D]. 谢陆鑫.武汉工程大学 2018
[4]冷再生沥青混合料性能及应用研究[D]. 常战雷.北京交通大学 2018
[5]马克思主义自然观对我国生态文明建设的启示[D]. 张阁.曲阜师范大学 2018
[6]沥青与集料界面的粘附性能研究[D]. 王鹏.华南理工大学 2017
[7]基于细观结构特征的集料认同特性与混合料抗滑性能表征及控制研究[D]. 王宠惠.长安大学 2017
[8]冷拌超薄罩面沥青混合料的低温性能研究[D]. 艾畅.武汉工程大学 2016
[9]生物质热解油与石油馏分共处理研究[D]. 柴瑞华.中国石油大学(华东) 2016
[10]基于极限氧指数的涤纶阻燃后整理研究[D]. 胡苏南.东华大学 2016
本文编号：3514426
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3514426.html
