【摘要】：截至2014年底,我國高速公路總里程已超過11.195萬公里,位居世界第一,其中90%以上為瀝青路面,道路瀝青的年消耗量已達(dá)1500萬噸。作為公路建設(shè)的主要原材料,瀝青是由分子量不同的烴類及其衍生物組成的混合物,其種類復(fù)雜、內(nèi)部化學(xué)穩(wěn)定性各不相同,在生產(chǎn)、使用過程中,特別是路面攤鋪的高溫條件下,會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC),以氣體和氣溶膠、顆粒物的形式在空氣中凝結(jié),嚴(yán)重污染環(huán)境,大量研究分析表明,瀝青VOC中包含一百余種成分,包括苯并芘類、蒽萘類、吖啶類、吡啶類、酚類等物質(zhì)對人體健康有嚴(yán)重危害。由于瀝青VOC總量小、種類多、活性強(qiáng)等特性,對其進(jìn)行定性、定量分析具有一定難度,其研究難點(diǎn)一方面在于分析方法的局限性,瀝青VOC成分復(fù)雜,濃度低,對儀器的測試精度和廣度要求甚高;另一方面在于瀝青路面的鋪筑均在開放的野外環(huán)境,環(huán)境多變,收集瀝青VOC難度很大。因此,要實(shí)現(xiàn)瀝青VOC的減排,研發(fā)合理高效的瀝青VOC抑制劑,關(guān)鍵是尋求合理的瀝青VOC定性定量分析手段和實(shí)驗(yàn)室模擬施工現(xiàn)場分析VOC相關(guān)裝置。基于瀝青VOC分析和抑制的研究難點(diǎn),首先,本研究研發(fā)了三種實(shí)驗(yàn)室瀝青VOC收集裝置,一種用來收集瀝青在特定溫度加熱狀態(tài)下?lián)]發(fā)的VOC,另一種用于收集瀝青混合料在拌合狀態(tài)下VOC的揮發(fā),第三種用于收集瀝青混合料從高溫到冷卻狀態(tài)下以及服役過程中揮發(fā)的瀝青VOC。瀝青VOC經(jīng)過收集系統(tǒng)之后,采用重量法和紫外可見分光光度計(jì)的分析方法,研究實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件下瀝青煙VOC的釋放影響因素以及釋放規(guī)律,最終為開發(fā)出有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生量很低的環(huán)保型瀝青提供理論依據(jù)。其次,本研究提出瀝青VOC定性定量的新方法。采用TG-MS聯(lián)用技術(shù)等現(xiàn)代分析方法,研究分析了瀝青VOC的成分和部分特定成分的含量,研究結(jié)果不僅直觀地反映了抑制劑對瀝青VOC的抑制作用,而且客觀驗(yàn)證了TG-MS聯(lián)用方法可以實(shí)現(xiàn)對瀝青VOC揮發(fā)物的定性和定量分析,衡量不同抑制劑對瀝青VOC的作用效果,為抑制劑的開發(fā)提供了簡單有效的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),本研究研發(fā)了三種單體抑制劑和兩種復(fù)合抑制劑。選用三種不同類型的單體抑制劑,包括SBS、活性炭//LDHs,利用前文介紹的測試方法和VOC收集分析裝置,分析證實(shí)了SBS和活性炭作為抑制劑對瀝青VOC的抑制作用明顯,但是對瀝青官能團(tuán)種類影響不大。在確定了單體抑制劑最佳摻量的基礎(chǔ)上,研發(fā)了兩種復(fù)合抑制劑,復(fù)合抑制劑1(4%SBS+4%活性炭)和復(fù)合抑制劑2(5%SBS+4%活性炭),通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了復(fù)合抑制劑無論是在瀝青高溫融化、儲(chǔ)運(yùn)過程,還是在瀝青混合料拌合、攤鋪過程中,對瀝青VOC的抑制效果更佳。瀝青中摻入復(fù)合抑制劑后,通過PM微顆粒物測試儀的檢測,改性瀝青混合料微顆粒物的釋放量也有大幅度降低。最后,本文研究了復(fù)合抑制劑對瀝青及瀝青混合料性能的影響。結(jié)果表明,復(fù)合抑制劑對瀝青的常規(guī)性能、流變性能及抗老化性能均產(chǎn)生有利影響,但是對瀝青四組分的影響不大,瀝青混合料的抗水損害性能和高溫穩(wěn)定性能因?yàn)閺?fù)合抑制劑的加入也大幅度提高,證明復(fù)合抑制劑有利于改善瀝青混合料的路用性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U414

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2312035