欧洲岩沥青与废食用油复合改性沥青及其混合料性能研究

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为全面提高沥青路面的使用性能,复合改性沥青技术产生并得到推广。欧洲岩沥青(European Rock Asphalt,ERA),产自欧洲巴尔干半岛,因性质稳定、储量丰富及与沥青相容性好的特点,常被作为一种天然沥青改性剂掺入石油沥青中,不仅可以改善沥青路面的高温性能,还能提高其抗水损害的能力。然而ERA掺入后会显著降低沥青路面的低温抗裂性能,这极大地限制了ERA的推广应用。废食用油(Waste Cooking Oil,WCO)中含有大量的脂肪酸等轻质组分,将其加入石油沥青中可以有效提升沥青低温性能的同时,还能实现废弃资源的有效利用,具有良好的经济效益。基于ERA和WCO在改性沥青中表现出的不同特性,本文提出将ERA和WCO复合掺配以发挥两者的优势,得到综合性能优良的复合改性沥青。主要研究内容如下:
  首先,对ERA/WCO复合改性沥青的常规性能、流变性能、老化性能及储存稳定性进行了研究。结果表明,WCO可有效弥补ERA在沥青低温性能方面的不足,显著改善沥青材料的低温抗裂性,并且能提升其中温区疲劳性能。ERA和WCO进行复合改性后,沥青的感温性能和抗老化性能有了显著增强。ERA/WCO复合改性沥青储存稳定性良好。综合考虑ERA、WCO的改性效果和经济效益,建议ERA和WCO的掺量分别不宜高于18%、4%。
  其次,采用傅里叶变换红外光谱仪对ERA、WCO和基质沥青改性前后的化学成分和微观结构进行了分析,以研究ERA和WCO的改性机理。结果表明,ERA的化学组成与基质沥青十分相似。WCO主要由多种不饱和长链烷烃、羧酸和脂肪酸等化学成分构成。ERA、WCO与基质沥青进行物理混合的同时,发生了化学反应。
  最后,选取4组性能较优的ERA/WCO复合改性沥青作为沥青混合料性能评价试验组,以70#基质沥青混合料为参照,对沥青混合料的高低温性能、水稳性能及抗老化性能进行了研究。结果发现,适宜的ERA和WCO掺量对提高沥青混合料的综合使用性能具有积极的意义。从高低温性能、水稳性能、耐老化性能和经济效益方面综合考虑,4%WCO+18%ERA是本研究中沥青混合料的最佳掺配方案。
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