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原文传递生物质再生沥青混合料微观特性研究

论文题名：	生物质再生沥青混合料微观特性研究
关键词：	沥青混合料;生物再生剂;路用性能;再生机理;微观特性
摘要：	现阶段，利用可再生的生物材料代替传统石化产品已日益受到社会和科研机构的重视。沥青材料作为石油加工产业的重要产物之一，是铺筑高等级公路不可或缺的原材料，对其再生利用具有显著的社会意义和工程价值。目前研究者已对沥青混合料再生技术进行了大量卓有成效的研究，结果表明，再生剂的使用能够有效提升废旧沥青混合料的再生效率。然而传统再生剂通常是石化产业的上游产品，价格高昂，若合理利用生物质材料取代传统再生剂则有望大幅降低工程成本，实现真正意义上的可持续发展。基于此，本研究对生物再生剂应用于沥青混合料再生的可行性进行探究，并分析再生混合料的微观特性及其对路用性能的影响，以期全面了解生物再生技术的应用前景。　　首先，本文在对比三种代表性生物油源(分别为生物乙醇残渣类沥青、生物柴油残渣类生物油和环氧植物油基生物油)基本性质的基础上，筛选出环氧植物油基生物油作为生物再生剂的基质油料，通过常规试验测试其再生性能(与市售再生剂进行对比)，针对再生性能不足的情况复配增塑剂以制备生物再生剂。随后利用该生物再生剂对不同长期老化沥青进行再生，采用流变试验测试再生沥青的性能，发现老化沥青的施工和易性和硬度恢复较好，但抗疲劳性能的恢复有限;低温试验表明，这种生物再生沥青不适用于极端低温地区。化学试验结果表明，生物再生剂主要是通过降低氧化官能团和沥青质的比例、增加低-中分子量分子的含量来改变老化沥青的性质。　　其次，本文基于微观结构和沥青组分、性能之间关联性的分析结果，构建了基于微观结构的再生理论，利用这一理论对生物再生机理进行了分析，发现虽然生物再生剂降低了老化基质沥青的黏度，但是沥青样品内部分子扩散能力却没有得到增强，这与生物再生剂中较高的胶质含量有关;对于老化SBS改性沥青，由于聚合物的存在，分子量相对较小的生物再生剂能够增强改性沥青的分子流动扩散能力。　　然后，将生物再生剂与沥青混合料旧料按不同比例和新集料、新沥青进行混合制备再生沥青混合料，并采用市售再生剂作为对照组进行对比研究。车辙试验表明生物再生剂对再生混合料的软化效果最显著，低温弯曲试验、冻融试验、四点弯曲试验结果显示生物再生混合料的抗低温开裂能力、抗水损能力和抗疲劳能力在所有再生混合料中最优，动态模量试验结果也验证了生物再生剂相比于市售再生剂对旧料具有更好的性能恢复能力。　　最后，采用纳米压痕试验对上述混合料的微观特性进行表征，结果表明生物再生剂对胶浆-过渡区-集料区域的力学性能改变最为显著;蠕变试验结果也表明生物再生剂具有优良的再生效果，能够显著改善沥青胶浆相的黏弹性。微观结果验证了生物再生剂能够有效改善回收沥青混合料路用性能这一结论。
作者：	龚明辉
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	杨军
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文