生物油改性沥青性能研究

李运杰

摘要：本文介绍了生物油改性沥青配置方法，生物油沥青改性机理以及生物油沥青的路用性能评价，在符合规范要求的情况下，使用生物沥青作为替代品可以显著减少对石油沥青的需求，这对于资源节约和环境保护具有重要意义。为了保证生物沥青能够在今后大规模的应用，验证其路用性能是非常有必要的。

关键词：生物油；改性机理；路用性能

Study on the properties of modified bitumen in bio-oil

Li Yun-jie

( School of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China)

Abstract: In this paper, the configuration method of bio-oil modified asphalt, the modification mechanism of bio-oil asphalt and the evaluation of the road performance of bio-oil asphalt are introduced. In the case of meeting the standard requirements, the use of bio-asphalt as a substitute can significantly reduce the demand for petroleum asphalt, which is of great significance for resource conservation and environmental protection. In order to ensure the future large-scale application of bioasphalt, it is necessary to verify its road performance.

Key words：Bio-oils; modification mechanism; road performance

1生物沥青研究现状

1.1 国外研究现状

Fini et al等[3][4]研究了通过将生物沥青与生物沥青在304℃、10.3MPa的条件下进行混相，我们使用热化学液化技术对生物沥青的性能进行了研究。我们比较了生物沥青与普通生物沥青在生产工艺、化学性质和流变性能方面的差异，结果表明这种由猪的排泄物作为原产料制得的生物沥青可以有效替代石油沥青。

Mills－Beale等[5]研究了我们研究了从猪粪中提取生物质重油的热解条件，并通过与石油沥青混合制备的生物沥青，在短期老化前后对其性能进行了分析。

1.2 国内沥青研究现状

何敏等[9] 我们对改性生物沥青的常规指标，如针入度、软化点和延度进行了研究。研究结果显示，当生物沥青掺入改性沥青中时，改性沥青的软化点会降低，同时高温性能也会受到一定的影响。

曾梦澜等[10]通过研究老化前后针入度比、软化点和残留延度比等常规指标，探讨了老化对生物沥青结合料的影响．

2生物沥青改性机理

2.1四组分分析

这种方法通过化学方法将沥青材料分离为包括芳香分、饱和分、胶质和沥青质的四种成分。该方法的原理是通过使用轻质烃类将沥青质从重油中沉淀出来，然后使用中性氧化铝吸附剂去除部分沥青，最后使用相应的溶剂将三种不同的组分洗出，以便进一步研究它们的性质。

2.2扫描电镜方法

该方法是通过扫描电镜分析其样品的性能以及结构。

2.3 原子力显微镜

国内外利用AFM即原子力显微镜来检测沥青的微观结构的例子也有很多。李冀[18] 使用原子力显微镜研究了沥青在老化前后的性能，并分析了老化对沥青内部微观结构和力学性能的影响。

3生物沥青路用性能

3.1 高温稳定性

该性能指抵抗车辙等永久变形的能力。目前有多种评估这种性能的方法可供选择。在国内，一般通过车辙试验来评价。该试验结果直观有效，并且与沥青路面车辙深度存在较好的相关性。

3.2 低温抗裂性

在低温下，沥青路面容易发生开裂的原因是冬季气温的急剧变化。由于温度应力来不及松弛，温度应力会逐渐累积。当累积能量达到沥青混合料所能容忍的极限时，在路面或路面结构中，存在薄弱点可能会导致破裂，进而释放积聚的能量。为了防止沥青路面的开裂，必须确保沥青混合料具备较高的低温强度和较大的变形能力。

4结语

本文基于四组分分析、扫描电镜、原子力显微镜以及红外光谱分析四种方法，对改性沥青的机理进行了研究，综合发现生物沥青的改性机理大部分是物理的混溶现象。通过车辙试验和低温弯曲试验发现，生物材料的掺入可以有效的改善基质沥青的低温性能、但对高温抗车辙性能不利。研究生物沥青对于提高沥青路面的耐久性和延长使用寿命至关重要。

参考文献（Reference）：

[1]Elham H. Fini,Eric W. Kalberer,Abolghasem Shahbazi,Mufeed Basti,Zhanping You,Hasan Ozer,Qazi Aurangzeb. Chemical Characterization of Biobinder from Swine Manure: Sustainable Modifier for Asphalt Binder[J]. Journal of Materials in Civil Engineering,2011,23(11).

[2]Ellie H. Fini,Daniel J. Oldham,Taher Abu-Lebdeh. Synthesis and Characterization of Biomodified Rubber Asphalt: Sustainable Waste Management Solution for Scrap Tire and Swine Manure[J]. Journal of Environmental Engineering,2013,139(12).

[3]Julian Mills-Beale,Zhanping You,Elham Fini,Boubacar Zada,Chee Huei Lee,Yoke Khin Yap. Aging Influence on Rheology Properties of Petroleum-Based Asphalt Modified with Biobinder[J]. Journal of Materials in Civil Engineering,2014,26(2).

[4]何敏,曹东伟,张海燕,吴小维,李廷刚.改性生物沥青常规性能研究[J].公路交通科技,2015,32(02):8-12.

[5]曾梦澜,潘浩志,田振,朱艳贵.老化对生物沥青改性沥青结合料使用性能的影响[J].公路工程,2016,41(02):28-32.

[6]李冀. 基于AFM的SBS改性沥青老化前后微观特性研究[D].内蒙古工业大学,2019.