植物基生物沥青的改性及应用

发布时间：2018-02-15 06:11

  本文关键词： 生物沥青 组成特征 流变特性 改性工艺 相容共混机理 水稳定性　出处：《哈尔滨工业大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：高速公路的快速发展亟需大量的优质沥青材料，目前使用的沥青多为原油炼制而成，属不可再生资源。生物沥青不仅能解决处理大量市政和农林固体废弃物导致的环境问题，而且具有石油沥青不可比拟的环保性和经济性。因此，研究生物沥青在道路工程中的应用技术具有重要的经济效益和社会价值。目前，对生物沥青的应用均处于研究阶段，还没有系统有效的应用工艺，因此有必要对生物沥青进行系统的研究，提出可行的应用方案。 首先，采用元素分析、傅里叶变换红外光谱学法及色谱分离法获取生物沥青的组成特征，进行四组分和溶解度分析，比较生物沥青与石油沥青组分组成上的异同点，作为生物沥青改性方法的原理性依据。 其次，，对生物沥青和对比沥青进行基本路用性能试验，获取生物沥青的施工温度和感温性，对比生物沥青的路用性能特征，获得生物沥青与传统石油沥青的差异，作为生物沥青应用方式确定的依据，为生物沥青改性提供方向。 再次，基于生物沥青组分组成、性能特点及相容性原则，进行生物沥青与石油沥青混合工艺的研究，确定生物沥青最佳掺量；基于混合生物沥青与改性剂的配伍性及改性后的性能变化，确定混合生物沥青的改性工艺及改性剂掺量；通过微观形态及贮存稳定性等评价生物沥青与石油沥青混合及改性的相容性，并借助于红外光谱，分析生物沥青与石油沥青及改性剂的混合、改性机理。 最后，基于流变学原理，借助于DSR和BBR，获得混合生物沥青及改性混合生物沥青的流变特性参数，评价其高温稳定性及低温抗裂性；借助多种路用性能试验方法，比较分析其与石油沥青性能的异同；选择混合生物沥青、改性混合生物沥青及对比石油沥青进行沥青混合料性能验证，得到掺加生物沥青的沥青混合料性能的不足，并初步探究解决生物沥青混合料水稳定性的技术措施。 本文尝试使用生物沥青部分代替石油沥青应用在路面工程中。生物沥青混入石油沥青中，对其多项路用性能有改善作用，但也会引入一些不足。所以，总体来说生物沥青的应用具有可行性，前景广阔。今后的研究要注意分析不同来源生物沥青的适应性及改善措施，减少非必要的缺陷，这样经济效益会大大提高。
[Abstract]:The rapid development of highway needs a large number of high quality asphalt materials, most of which are made from crude oil at present, which are non-renewable resources. Bio-asphalt can not only solve the environmental problems caused by a large number of municipal and agricultural and forestry solid waste. Therefore, it has important economic benefits and social value to study the application technology of bio-asphalt in road engineering. At present, the application of bio-asphalt is in the research stage. There is no systematic and effective application technology, so it is necessary to study the biological asphalt systematically and put forward a feasible application scheme. Firstly, elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and chromatographic separation were used to obtain the composition characteristics of bio-bitumen, and the composition of bio-asphalt and petroleum asphalt was analyzed by four-component and solubility analysis, and the differences and similarities between the components of bio-asphalt and petroleum asphalt were compared. As the principle basis of the modification method of the biological asphalt. Secondly, the basic road performance test of the biological asphalt and the contrast asphalt is carried out to obtain the construction temperature and temperature sensitivity of the biological asphalt, compare the road performance characteristics of the biological asphalt, and obtain the difference between the biological asphalt and the traditional petroleum asphalt. As a basis for the determination of the application of bio-asphalt, it provides a direction for the modification of bio-asphalt. Thirdly, based on the principle of composition, performance and compatibility of bio-asphalt, the mixing process of bio-bitumen and petroleum asphalt is studied to determine the optimum content of bio-asphalt. Based on the compatibility of mixed bitumen with modifier and the change of performance after modification, the modification process and the amount of modifier were determined. The compatibility of bitumen and petroleum asphalt was evaluated by microscopic morphology and storage stability. The mixing and modification mechanism of bio-asphalt and petroleum asphalt and modifier were analyzed by infrared spectrum. Finally, based on the rheological principle, the rheological parameters of mixed and modified bitumen are obtained by means of DSR and BBR, the high temperature stability and low temperature cracking resistance are evaluated, and a variety of road performance test methods are used. The performance of asphalt mixture is verified by selecting mixed bio-asphalt, modified bio-bitumen and contrasting petroleum asphalt, and the deficiency of asphalt mixture with bio-asphalt is obtained. The technical measures to solve the water stability of biological asphalt mixture are also discussed. In this paper, we try to use bio-asphalt to replace petroleum asphalt in pavement engineering. When bitumen is mixed with petroleum asphalt, it can improve the performance of many roads, but it will also introduce some deficiencies. In general, the application of bio-bitumen is feasible and promising. In the future, attention should be paid to the analysis of the adaptability and improvement measures of bio-bitumen from different sources, so as to reduce the non-essential defects, so that the economic benefits will be greatly improved.
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U414

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本文编号：1512606