生物再生沥青的再老化特性研究

摘要

目前，以生物质为原料获得的生物材料兼具经济性和环保性，被广泛应用于路面工程中。相关研究表明，通过生物材料获得的生物再生剂能够有效再生老化沥青，恢复老化沥青路面的路用性能，大幅降低路面施工成本，解决废弃沥青混合料带来的环境污染问题，实现可持续发展。因此，生物再生剂具有广泛的应用前景，但是生物再生剂作为生物材料，自身可能存在降解特性，而降解特性又可能会加速生物再生沥青的老化。因此，有必要对生物再生剂的降解特性和老化特性展开研究，对生物再生沥青的老化规律和老化机理进行分析，根据研究结果对生物再生剂进行改性复配，从而使得生物再生剂能够应用到实际生产中。 首先，本文在已有研究成果的基础上，选择环氧植物油制得生物再生剂，对生物再生剂分别进行降解试验和老化试验，借助黏度试验和傅里叶红外光谱试验研究生物再生剂是否发生降解反应及其老化后性能和组分的变化规律。试验结果表明，生物再生剂不发生降解反应，但生物再生剂呈现易老化特性。 其次，采用生物再生剂分别再生短期老化70号沥青和SBS沥青，再对70号沥青、SBS沥青、生物再生70号沥青和生物再生SBS沥青分别进行PAV老化和不同老化时间的TFOT老化，研究沥青老化后宏观性能的变化规律。研究发现生物再生沥青更容易发生老化反应，且老化速率更快；SBS聚合物的网络骨架结构对SBS沥青的性能影响明显；15h的TFOT老化沥青的性能与PAV老化沥青的性能相近。 然后，借助微观性能试验从微观形貌和化学组分上对生物再生沥青的老化特性进行研究，并与宏观性能试验相联系，建立老化状态—速率—成分的关系，获得生物再生沥青老化的根本原因。研究结果表明，饱和脂肪醛类物质是导致生物再生沥青易老化且老化速率高的原因。 最后，对生物再生剂进行抗老化复配，比选出最优的生物再生剂抗老化剂为特丁基苯二酚（TBHQ），最佳掺量为3%wt。复配生物再生剂及其再生沥青的再老化研究表明，抗老化剂TBHQ确实能有效改善生物再生剂和生物再生沥青的抗老化能力，抑制饱和脂肪醛的老化。

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