生物质聚合物改性沥青及沥青混合料的性能评价

摘要

本文主要对地沟油副产物生产的生物聚合物改性沥青及沥青混凝土的性能进行了研究，其中改性沥青是通过将五种含量的生物油聚合物加入到特定的基质沥青中制备而成。
　　首先，为了研究生物聚合物及其改性沥青的物理、化学和热特性，对其进行了红外光谱（FTIR）分析、热重分析（TG）、微分热重分析（DTG）、差示扫描量热分析（DSC），以及15℃、25℃、30℃条件下的针入度试验。利用红外光谱分析研究了生物聚合物、生物柴油副产物和基质沥青的化学组成。通过热重分析和微分热重分析研究了生物聚合物和基质沥青的热稳定性。通过DSR试验研究了生物聚合物的热物特性（玻璃态转变温度、熔点、结晶度）。通过15℃、25℃及30℃条件下的针入度试验研究了沥青及生物聚合物的粘稠和感温性能。然后，通过针入度、软化点等试验以及Superpave性能测试方法(包括未老化和短期老化沥青的动态剪切流变仪试验、长期老化沥青的弯曲梁流变试验)，研究了生物聚合物对基质沥青物理和流变性能的影响规律。进而采用生物聚合物制备了沥青混凝土，并进行了高温车辙和低温弯曲试验，评价生物聚合物对沥青混凝土高温抗车辙性能和低温抗裂性能的作用规律。最后，通过Hirsh模型研究了沥青模量的变化对沥青混凝土模量的影响。
　　红外光谱测试结果表明，生物聚合物和基质沥青包含饱和的碳氢化合物及酰胺，此外，生物聚合物包含油脂和芳香族化合物，而基质沥青则含有亚磺酰基化合物，但两者大部分的化学成分类似。同时，随着生物聚合物含量的增加，沥青的软化点降低，针入度增加，复合动态模量和低温弯曲蠕变劲度模量下降，即降低了其高温性能，提高了低温性能。此外，研究还发现，生物聚合物降低了沥青混凝土的高温稳定性和低温弯曲劲度模量。Hirsh模型的预测结果表明，添加5％，8%，10%的生物聚合物可以降低5%，10%，15%的沥青混凝土动态模量。最后，考虑到生物聚合物改性沥青的性能变化和环保要求，生物聚合物作为PG58-28沥青的改性剂，在寒冷地区其推荐含量为8%。

目录

封面

英文摘要

中文摘要

目录

Chapter 1 Introduction

1.1Topic source, research background and significance

1.2 Studies abroad

1.3 Studies in China

1.4 Objectives expected

1.5 Dissertation outline

1.6 Dissertation framework

Chapter 2 Investigation of chemical composition physical and mechanical properties of biopolymer generated from waste cooking oil

2.1 Introduction

2.2 Bio-polymer

2.3 Functional groups in polymers

2.4 Polymerization reaction in this sturdy

2.5 Bio-Polymer preparation in this study

2.6 Analytical methods \(measurement parameters\)

2.7 Test results and discussions

2.8 Summary

Chapter 3 Performance evaluation of biopolymers modified asphalt

3.1 Introduction

3.2 Asphalt binder performance test and binder modification

3.3 Materials and preparation

3.4 Experimental methods

3.5 Test result and discussions

3.6 Performance grade for bio-polymer modified asphalt

3.7 Summary

Chapter 4 Performance Evaluation of Bio-Polymer modified Asphalt Concrete

4.1 Introduction

4.2 Mixture design

4.3 Effect of asphalt binder’s modulus on the asphalt concrete’s dynamic modulus:a theoretical calculation

4.4 Asphalt concrete performance test

4.5 Results and discussions

4.6 Summary

Chapter 5 Key finding and conclusion

参考文献

声明

致谢

Curriculum Vita