废食用油组分的分子量分级及其对老化沥青性能的影响

摘要

废食用油中含有大量的多环芳烃等有机物，与沥青组成相似，可用于沥青再生，但其作用效果受废食用油来源与组成的多样性影响显著。如何控制废食用油变异性是其在沥青再生剂领域推广应用的关键。为此，本文利用GC-MS对废食用油进行不同组分进行成分分析，并按分子量分布划分为轻质、中质和重质三种不同组分，研究了不同组分的物化特性及其对老化沥青及混合料路用性能的影响，并与废食用油全组分进行了对比。具体结论如下： （1）三种不同组分具有几乎相同的分子结构，但其分子量分布差异明显，其中，轻质组分(C6-C12)/(C12-C18)约为1/4，C18以上仅含1%；中质组分(C6-C12)/(C12-C18)约为1/47，C18以上3%；重质组分不含C12以下的物质，C12-C18占33%，C18以上高达67%。这三种组分热稳定性优劣依次为重质、中质、轻质组分。从再生剂技术指标分析，不同组分均可作为优质的再生剂基础油分，从施工安全性考虑仅有轻质组分闪点低于临界值。 （2）不同组分的掺入提高了老化沥青的低温性能，降低了其高温性能。受分子量分布影响，不同组分最佳掺量差异明显。在该掺量下，各组分再生沥青抗疲劳、低温流变性能及胶体不稳定指数均恢复至原样水平，且抗车辙性能高于原样沥青，表明不同组分可以改善老化沥青路用性能和胶体结构。同时，再生沥青四组分理论值与实测值接近，且再生过程中未产生新的官能团，表明各组分与沥青主要发生了物理溶解反应。 （3）废食用油不同组分的加入明显改善了其低温抗裂性能及水稳定性能，不同程度地降低了老化沥青混合料的高温抗车辙能力。其中轻质、中质、重质组分掺量分别为9%，9%，12%时，低温性能改善效果最佳；当各组分掺量分别达到7%，9%，12%时，水稳定性最优。同时，不同组分对低温性能和水稳定性的最佳改善均与废食用油全组分掺量为9%时相当。 上述结果表明基于分子量分级的废食用油分离组分不仅有效地解决了废食用油变异性带来的问题，其再生效果与废食用油全组分相当。该方法对实现废食用油在沥青再生领域的产业化、标准化具有重要意义。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 废食用油的资源化利用研究现状

1.2.2 废食用油的品质变异性研究现状

1.2.3 废食用油再生沥青材料研究现状

1.3 存在的问题

1.4 研究内容和技术路线

第2章 原材料与实验方法

2.1原材料及其主要性能

2.1.1 石油沥青

2.1.2 废食用油

2.1.3 集料和填料

2.1.4 废旧沥青混合料

2.2 实验方法

2.2.1 废食用油分子量分级方法

2.2.2 废食用油不同组分的物化特性分析方法

2.2.3 老化沥青和再生沥青制备方法

2.2.4 沥青性能测试方法

2.2.5 沥青混凝土路用性能测试方法

2.3 本章小结

第3章 废食用油组分的分子量分级及其性能表征

3.1 废食用油组分研究

3.1.1 废食用油不同组分研究

3.1.2不同组分分子量分布研究

3.2 废食用油不同组分再生技术指标分析

3.2.1 施工安全性分析

3.2.2 再生有效性分析

3.2.3 抗老化性分析

3.2.4 储存稳定性分析

3.3 废食用油不同组分官能团分析

3.4 废食用油不同组分热力学特性分析

3.5 本章小结

第4章 废食用油不同组分对老化沥青性能的影响

4.1 废食用油不同组分对老化沥青感温性研究

4.1.1 高温稳定性分析

4.1.2 再生沥青稠度

4.1.3 低温塑性分析

4.1.4 最佳掺量分析

4.2 废食用油不同组分对老化沥青流变性能

4.2.1 高温抗车辙性能

4.2.2 中温疲劳性能

4.2.3 低温抗裂性能

4.3 抗老化性能研究

4.4 废食用油不同组分对老化沥青组分和结构

4.4.1 沥青组分分析

4.4.2 沥青胶体结构分析

4.4.3 沥青官能团分析

4.5 本章小结

第5章 废食用油不同组分对老化沥青混凝土性能的影响

5.1 沥青混合料配合比设计

5.1.1 混合料设计

5.1.2 沥青混合料制备

5.2 废食用油不同组分对老化沥青混凝土性能的影响

5.2.1 沥青混凝土高温性能

5.2.2 沥青混合料低温性能

5.2.3 沥青混合料水稳定性能

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

硕士期间发表论文、申请专利及参与的科研项目