混合沥青组成、胶体结构与路用性能的关系研究

我国煤沥青资源比较丰富，尤其近年来我国钢铁、焦化行业迅猛发展，煤沥青产量越来越大，其资源化开发利用还有很大的空间。石油沥青和煤沥青是最主要的两种筑路沥青，但由于毒性和路用性能差的问题，煤沥青在我国的道路工程中应用极少，此方面研究工作也远落后于国外和石油沥青材料。按一定的技术要求将煤沥青和石油沥青混合，制备的路用混合沥青具有独到的性能特点，在欧洲部分国家的路面工程中获得了较多应用。本项目主要研究混合沥青材料及工程应用技术的有关机理问题：混合沥青化学组成、结构对胶体体系稳定性和路用性能的影响。研究内容包括煤沥青化学组成、结构及相关特性；混合沥青体系的胶体结构模型及稳定条件；混合沥青路用性能及预测模型。研究主要目的之一是建立混合沥青组分组成――胶体结构――路用性能的关系模型，提出具有良好路用性能的混合沥青组成要求和技术条件，为路用煤沥青高性能化和混合沥青的调和技术提供理论指导。

石油沥青和煤沥青是最主要的两种筑路沥青，但由于毒性和路用性能差的问题，煤沥青在我国的道路工程中应用极少，对于煤沥青的相关研究也远少于石油沥青材料。本研究以混合沥青化学组成、胶体结构与路用性能的关系研究为目的，采用微观分析、组分分析、红外光谱分析、紫外分光光度计等试验手段，研究了煤沥青和混合沥青的化学组成和结构，分析了混合前后沥青各组分成分、结构和杂原子官能团的变化；首次采用高分辨质谱对煤沥青和混合沥青中的极性化合物的组成进行分析，研究了沥青组成在不同亚组分中的分布规律。针对煤沥青中有毒的多环芳烃类物质，研究了煤沥青毒性消减的方法，分析了混合沥青脱毒改性机理，研究了脱毒改性与路用性能的变化关系。采用针入度评价体系对煤沥青和混合沥青的路用性能进行了分析，分析了组分性质、数量关系和外部因素对混合沥青的影响，研究了混合前后沥青化学组成结构的变化规律与性能变化规律，分析了两者变化之间的联系；研究了不同改性剂对混合沥青改性后的路用性能，提出了高分子材料改性混合沥青的机理。首次采用温拌技术对煤沥青和混合沥青进行了研究，并结合试验路铺筑对温拌煤沥青的毒性进行了现场检测分析。对混合沥青混合料、高分子材料改性沥青混合料进行路用性能试验对比研究；各种沥青混合料的动态模量、动态模量主曲线和车辙变形仿真进行了研究。其中煤沥青与渣油混合改性研究，复合脱毒改性剂研究，采用高分辨质谱对煤沥青和混合沥青结构分析，以及高分子材料改性煤沥青技术研究，温拌煤沥青研究，基于混合沥青的混合料动态模量主曲线研究均是国内首次研究，研究具有特色和新颖性。这些研究也进一步深化了对煤沥青和混合沥青化学组成结构的认识，丰富了道路沥青化学组成与路用性能的理论研究，研究成果对指导煤沥青和混合沥青材料及工程应用技术均有重要作用。