摘要
石油沥青作为原油加工过程中的一种产品，属于不可再生资源。2022年交通运输部发布的《公路“十四五”发展规划》明确指出，“十四五”期间我国公路交通要贯彻落实绿色发展理念，继续深化绿色公路建设，全面提升公路行业绿色发展水平。因此，寻找更加环保和节能的道路材料以代替或者部分代替石油沥青是沥青路面施工领域面临的重大难题之一，也对我国推动道路行业持续绿色发展具有重大意义。生物油和硅藻土作为绿色环保、来源广泛且价格低廉的生物质资源，近年来被选作新型道路材料广泛探索用于代替或者部分代替石油沥青。本文以菜籽油残渣热裂解所得的菜籽重油与硅藻土为原材料，将其作为复合改性剂掺入70#基质沥青中制备菜籽重油-硅藻土复合改性沥青。通过对沥青结合料性能、微观作用机理以及混合料路用性能的研究，得到以下结论: (1)通过正交试验，确定了菜籽重油-硅藻土复合改性沥青制备参数为菜籽重油掺量8％,硅藻土掺量5％,剪切时间35min,剪切速率2500r/min。 (2)沥青结合料性能测试结果表明，菜籽重油和硅藻土能相互弥补各自对沥青性能带来的不利影响，菜籽重油-硅藻土复合改性沥青的各项性能均优于基质沥青，在拥有更好的温度敏感性的同时，兼具了良好的高低温性能。 (3)微观作用机理分析结果表明，菜籽重油、硅藻土与基质沥青具有良好的相容性，三者混合时主要为物理共混，改变了沥青表面形貌，但基本上未改变沥青化学性质，能够保留沥青自身的特性。菜籽重油在改性沥青的过程中部分发生了微弱的化学反应，而硅藻土掺入基质沥青后基本上没有发生化学反应。差示扫描量热分析和热重分析结果表明，菜籽重油、硅藻土与基质沥青能均匀混合，硅藻土对沥青胶体结构的重整有利于沥青组分性质的稳定，能显著提高沥青的温度稳定性，菜籽重油-硅藻土复合改性沥青的热稳定性优于基质沥青。 (4)对AC-13C沥青混合料路用性能进行了研究，结果表明在菜籽重油和硅藻土的协同作用下，菜籽重油-硅藻土复合改性沥青混合料各方面性能都好于基质沥青,在兼具良好的抗车辙能力和低温抗裂性能的同时，具有较好的水稳定性。 (5)通过系统分析菜籽重油和硅藻土对沥青结(混)合料性能影响可知，菜籽重油-硅藻土复合改性沥青结(混)合料兼具了良好的高低温性能，适用地区广，应用前景广阔。 采用菜籽重油和硅藻土制备复合改性沥青有利于充分利用生物质能源，节省了沥青材料，为菜籽重油和硅藻土在沥青路面工程中的设计与应用提供了相应的理论参考，对改善路面性能，降低石油依赖与保护生态环境具有十分重要的意义和工程实用价值。
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