生物沥青老化、改善方法及机理研究

With the reducing of oil resource, more and more attention was paid to the research and development of bio-asphalt.In our previous work,which was about the preparation of bio-asphalt from the biomass pyrolysis oil, we found that heating could cause some chemical changes,which can lead to the degradation and other using performance of the bio-asphalt aduring its preparing and using process. To find out the principle and chemical reaction mechanism of bio-asphalt aging, and to solve this problem,the following aspects are planned to be studied. (1) The aging principle and chemical reaction mechanism of bio-asphlat will be studied, based on the changes in the property and chemical composition of bio-asphalt before and after aging; (2) Experimental research on the technological process of esterification of bio-asphalt will be conducted to improve the performance defact caused by aging; and the chemical reaction mechanism in the process of esterification will be studied; (3) Performance of bio-asphalt will be evaluated,mechanism will also be researched for acohol esterification bio-asphalt performance improving; (4)The impact of aging and esterification treatment on asphalt mixture will be studied respectively, through analysing,evaluating the pavement perfprmance of bio-asphalt before and after aging and esterification treatment. Based on the previous work, our research group aims at finding out the mechanism and improving method of the aging problem, proving theoretical basis and technical guidance for engineering application of bio-asphalt.

石油资源的日益减少，使得生物沥青材料成为国内外的研究热点。本课题组针对基于生物质热解油制备生物沥青材料的相关技术进行了前期探索研究，发现生物沥青在制备和使用过程中，由于受热会伴随发生一定的化学变化，使其发生老化，从而影响其路用性能。本项目主要针对生物沥青的老化问题、改善方法和相关机理展开研究，内容包括：（1）分析生物沥青老化前后的特性及化学组分变化，研究生物沥青老化原因和规律；（2）生物沥青加醇酯化的工艺方法和机理研究；（3）加醇酯化生物沥青性能评价与改善机理研究；（4）生物沥青老化前后及酯化前后的混合料路用性能评价。 本项目结合前期研究工作基础，针对生物沥青制备和使用过程中老化及解决方法开展基础性研究工作，目的是为研发性能更好的生物沥青材料和工程应用技术提供理论指导。

生物沥青作为石油沥青替代品，既可解决公路建养所用石油沥青的供给短缺问题，实现公路建设行业的可持续性发展，又可实现生物质重质油或者残渣的综合高效利用，形成生物能源完整产业链的循环经济模式，但生物沥青在制备和使用过程中受热易老化，性能表现为沥青稳定性差，老化后变硬、脆等问题。生物油原料制备筑路沥青方面的研究较道路石油沥青研究非常少。本研究以生物沥青老化、改善方法及机理研究为目的，采用组分分析、微观测试手段，研究了生物沥青的特性、生物沥青老化改善规律。通过对沥青性能指标分析，优化了生物沥青加醇酯化的工艺方法。采用微观分析、动态流变分析分析等对加醇酯化和催化酯化后的生物沥青的性能进行结构和微观的分析，得出加醇酯化改善生物沥青性能改的机理。采用车辙仪、沥青混合料SPT试验仪、疲劳测试仪等，对生物沥青酯化前后的混合料路用性能评价，选择不同的改性生物沥青，对改性生物沥青进行对比试验，包括对抗水稳定性、冻融劈裂强度、低温抗裂性、高温稳定性等沥青混合料性能，得出改性生物沥青满足现行的技术规范要求，并在混合料的性能研究基础上，对生物沥青的实际施工技术进行研究，并铺筑一条生物沥青试验路，验证生物沥青在实际应用过程中的性能。基于生物沥青老化机理、改善方法、改性生物沥青性能、改性生物沥青混合料路用性能的研究具有特色和新颖性。这些研究也进一步深化了对生物沥青化学组成结构改善机理和生物沥青混合沥青路用性能的认识，丰富了道路生物沥青化学组成与路用性能的理论研究，研究成果对指导生物沥青材料及工程应用技术均有重要作用。