生物重油再生瀝青物理性能試驗(yàn)探討范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了生物重油再生瀝青物理性能試驗(yàn)探討參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《生物資源》2018年第3期

摘要:為研究生物重油對(duì)老化瀝青再生的可行性，選取3種生物重油進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)3種生物重油進(jìn)行比重、黏度、水分含量、元素分析、紅外光譜等理化性能測(cè)試;將3種生物重油按照2%、4%、6%、8%的比例摻配至經(jīng)室內(nèi)模擬老化后的70#瀝青中，通過針入度、延度、軟化點(diǎn)、黏度試驗(yàn)，對(duì)比分析3種生物重油對(duì)70#老化瀝青再生效果的差異性;參照瀝青混合料最佳瀝青用量的方法確定生物重油的最佳摻量。結(jié)果表明:隨生物重油摻量的增加，老化瀝青軟化點(diǎn)和黏度呈下降趨勢(shì)，針入度和延度呈上升趨勢(shì);生物重油再生性能存在一定的差異性，生物重油A和B再生性能較好，生物重油C再生性能稍差;生物重油A、B、C最佳摻量分別為3．9%、4．6%、6．4%。

關(guān)鍵詞:道路工程;生物重油;再生;老化;物理性能

0引言

生物重油為地溝油或廢棄動(dòng)植物油脂提煉生物柴油過程中產(chǎn)生的一種工業(yè)廢棄物，每處理1噸地溝油或廢棄動(dòng)植物油脂將產(chǎn)生0．1噸左右生物重油［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國餐飲業(yè)每年產(chǎn)生的地溝油高達(dá)2000萬噸，全國每年廢棄動(dòng)植物油脂總計(jì)高達(dá)1億噸，由此產(chǎn)生的生物重油將高達(dá)800萬噸［2］。目前生物重油主要用于鑄芯粘結(jié)劑、防水卷材及重質(zhì)燃料，但大部分生物重油被隨意堆放在戶外，給周邊土壤和空氣造成嚴(yán)重污染［3-4］。因此尋求一種高效、環(huán)保的生物重油處理方式成為亟需解決的問題。生物重油應(yīng)用于防水卷材說明其與瀝青具有較好的相容性。生物重油含有大量的不飽和脂肪酸，類似于瀝青中的輕質(zhì)油分，將其應(yīng)用于瀝青再生可補(bǔ)充老化瀝青失去的輕質(zhì)油分。已有研究表明［5-9］:從大豆、海藻等植物中提煉的生物油可有效軟化瀝青，提高瀝青的流變性能和低溫性能;利用廢食物油可改善老化瀝青的物理及流變性能;廢機(jī)油可配制瀝青再生劑。由此可見，生物重油應(yīng)用于瀝青再生具有一定可行性。將生物重油用于瀝青再生，可實(shí)現(xiàn)廢物利用、降低造價(jià)，具有重要的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)意義。鑒于此，筆者選取國內(nèi)3家典型生物柴油廠家生產(chǎn)的生物重油，對(duì)比分析3種生物重油的理化性能;將其按照一定比例添加到70#老化瀝青中，通過表征再生瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度和黏度指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)生物重油的再生性能;參照瀝青混合料最佳瀝青用量的方法確定最佳生物重油摻量;以期為生物重油應(yīng)用于瀝青再生提供一定的理論基礎(chǔ)。

1原材料與試驗(yàn)方案

1．1原材料

1)瀝青。試驗(yàn)采用中石化東海牌70#基質(zhì)瀝青。美國SHRP計(jì)劃規(guī)定使用RTFOT和PAV分別模擬瀝青短期和長(zhǎng)期老化過程。相對(duì)于RTFOT試驗(yàn)，PAV試驗(yàn)具有操作復(fù)雜、條件苛刻、可控因素多、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。相關(guān)研究顯示:延時(shí)RTFOT能等效于PAV，同時(shí)具有操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，因此，筆者選用延時(shí)RTFOT試驗(yàn)進(jìn)行老化瀝青的制備。反應(yīng)時(shí)間由85min增加到255min［10］。2)生物重油。選擇國內(nèi)3家典型生物柴油廠家生產(chǎn)的生物重油進(jìn)行試驗(yàn)，分別用A、B、C表示，3種生物重油均為廢棄油脂提煉生物柴油后的副產(chǎn)品。生物重油是一種復(fù)雜的混合物，原材料和生產(chǎn)工藝的不同將影響生物重油的性能。采用105℃恒重法、比重瓶法、布氏黏度計(jì)、元素分析儀、紅外光譜儀等手段，分別測(cè)定3種生物重油的含水量、比重、黏度、元素組成、官能團(tuán)等理化指標(biāo)。綜合元素分析與紅外光譜結(jié)果可推斷:3種生物重油主要由不飽和脂肪酸、羧酸、甘油脂和烷烴等組成，其對(duì)瀝青質(zhì)具有良好的溶解能力，能有效調(diào)節(jié)瀝青的黏度，改善老化瀝青的流變性能。

1．2試驗(yàn)方案

為減少水分對(duì)生物重油再生性能的影響，試驗(yàn)前將生物重油置于105℃的烘箱中進(jìn)行加熱烘干脫水處理，每隔30min稱重一次直至恒重。經(jīng)干燥脫水處理后的3種生物重油按2%、4%、6%、8%的比例摻配至70#老化瀝青中，然后在135℃下高速剪切(4000r/min)10min，得到再生瀝青。按照J(rèn)TGE20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》［12］中規(guī)定的相關(guān)試驗(yàn)方法測(cè)試再生瀝青的針入度、延度、軟化點(diǎn)及黏度等指標(biāo)，參考瀝青混合料最佳油石比的方法確定生物重油最佳摻量。生物重油最佳摻量確定方法:①對(duì)不同摻量下3種生物重油再生瀝青各指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，在回歸方程中代入原狀瀝青的針入度、延度、軟化點(diǎn)值，得到各指標(biāo)最佳生物重油摻量a1、a2、a3，取平均值作為最佳生物重油摻量OBC1;②以再生瀝青針入度、延度、軟化點(diǎn)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的生物重油摻量范圍OBCmin～OBCmax的中值作為OBC2;③取OBC1和OBC2的中值為最佳生物重油摻量OBC。

2結(jié)果與討論

2．1生物重油對(duì)老化瀝青性能的影響

2．1．1針入度

針入度是我國劃分瀝青標(biāo)號(hào)的最主要依據(jù)，表示瀝青軟硬程度、稠度、抵抗剪切破壞能力，也能反映在一定條件下瀝青相對(duì)黏度。

2．1．2延度

瀝青的延度與路用性能有密切關(guān)系，既反映了瀝青路面的低溫抗裂性能，也可間接反映瀝青的黏度和剪切敏感性。

2．1．3軟化點(diǎn)

軟化點(diǎn)是衡量瀝青高溫穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一，軟化點(diǎn)高說明瀝青的高溫穩(wěn)定性好，抗高溫車轍能力強(qiáng)。

2．1．4黏度

黏度是表征瀝青粘滯性的指標(biāo)，也是劃分瀝青等級(jí)(標(biāo)號(hào))的主要依據(jù)，其反映瀝青在外力作用下，抵抗變形的性能。

2．2生物重油最佳摻量

現(xiàn)行瀝青再生劑摻量的確定方法以材料復(fù)合理論為基礎(chǔ)，僅考慮了再生劑對(duì)瀝青針入度或黏度的恢復(fù)情況，忽略了再生劑對(duì)延度和軟化點(diǎn)影響，由此可能導(dǎo)致再生瀝青的針入度或黏度恢復(fù)至原狀瀝青水平，但延度和軟化點(diǎn)卻不滿足規(guī)范要求的現(xiàn)象。由前文的分析可知:生物重油對(duì)再生瀝青針入度、延度、軟化點(diǎn)、黏度的恢復(fù)情況各有差異。為綜合考慮生物重油對(duì)老化瀝青各指標(biāo)的影響，按照筆者實(shí)驗(yàn)方法確定生物重油最佳摻量。

3結(jié)論

1)生物重油主要由不飽和脂肪酸、羧酸、甘油脂和烷烴等碳?xì)溲趸衔锛捌溲酢⒘颉⒌难苌锝M成的混合物組成，能有效調(diào)節(jié)瀝青黏度與流變性能。2)老化瀝青的針入度和延度隨生物重油比例的增大呈增加趨勢(shì)，軟化點(diǎn)和黏度隨生物重油比例的增加而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。生物重油A、B、C的最佳摻量分別為3．9%、4．6%、6．4%。3)生物重油對(duì)老化瀝青各指標(biāo)改善情況各有差異，生物重油的再生效果由小到大排序?yàn)?生物重油A、生物重油B、生物重油C。生物重油A對(duì)老化瀝青的針入度和軟化點(diǎn)恢復(fù)程度較好，對(duì)黏度和延度恢復(fù)程度稍差，生物重油B和C對(duì)老化瀝青針入度和延度改善效果較佳，對(duì)軟化點(diǎn)與黏度改善效果稍差。

作者：朱洪洲；鐘偉明；萬逸秋；向浩；楊洋 單位：重慶交通大學(xué)交通土建工程材料國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室