李 寧 利， 王 思 宇， 栗 培 龍

( 1.河北工業(yè)大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 天津 300401；2.長(zhǎng)安大學(xué) 道路結(jié)構(gòu)與材料交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710064 )

0 引 言

瀝青是我國(guó)路面建設(shè)的主要原料，其混合料生產(chǎn)主要通過(guò)熱拌進(jìn)行．熱拌瀝青混合料(HMA)拌和及壓實(shí)時(shí)溫度較高，能源損失較大，在路面實(shí)際施工建設(shè)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生有害氣體，不僅對(duì)環(huán)境造成了污染，還損害了施工人員的健康[1-4]．溫拌瀝青混合料(WMA)原理是在瀝青結(jié)合料制備過(guò)程中摻入適量溫拌劑，從而使瀝青結(jié)合料高溫黏度降低，進(jìn)而使瀝青混合料的拌和及壓實(shí)溫度大幅降低，具有低能耗、低污染的良好特點(diǎn)，同時(shí)WMA也能夠降低瀝青的老化速率，增加瀝青路面的使用壽命，具有較高社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益[5-9]．但是當(dāng)前研究表明：有機(jī)降黏溫拌技術(shù)存在兩點(diǎn)問(wèn)題：其一是溫拌劑價(jià)格偏高，WMA的成本比HMA大約高3美元/t，提高了瀝青路面建設(shè)成本[10]．其二是溫拌瀝青的低溫性能較差，吳欣[11]、李渠源等[12]、Ameli等[13]、喬建剛等[14]、王志華等[15]進(jìn)行了低溫流變性能實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，摻入溫拌劑使瀝青結(jié)合料蠕變勁度S升高，蠕變速率m值降低，m/S減小，說(shuō)明溫拌劑的摻加降低了瀝青結(jié)合料的低溫性能．蔡石渠[16]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，Sasobit 降低了瀝青混合料的低溫抗裂性能．陽(yáng)恩慧等[17]研究發(fā)現(xiàn)，Sasobit溫拌劑的摻量一旦超過(guò)3%，會(huì)明顯降低瀝青結(jié)合料的耐低溫能力．目前生物質(zhì)油(通過(guò)快速熱裂解生物質(zhì)制備而成)研究領(lǐng)域表明，生物質(zhì)油不僅價(jià)格低廉，而且能夠改善瀝青性能，Sun等[18]通過(guò)動(dòng)力黏度研究發(fā)現(xiàn)，廢棄食用油提煉的生物質(zhì)油可以降低瀝青黏度及混合料施工溫度．Fini等[19]采用豬糞制備生物質(zhì)油，研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)油會(huì)降低瀝青黏度，提高低溫性能．高俊鋒等[20]以木屑為原料制備生物質(zhì)油，研究發(fā)現(xiàn)其摻入影響了瀝青的高溫性能，提高了瀝青低溫性能及瀝青混合料的水穩(wěn)定性能．雖然目前關(guān)于生物質(zhì)油研究成果較多，但將生物質(zhì)油作為溫拌劑使用的研究卻鮮有涉及．

綜上所述，目前有機(jī)降黏型溫拌劑存在著價(jià)格偏高，損害瀝青結(jié)合料及混合料低溫性能的缺點(diǎn)，因此擬采用價(jià)格低廉、綠色環(huán)保的生物質(zhì)油作為溫拌劑，以節(jié)能減排、節(jié)約資金、改進(jìn)溫拌技術(shù)為目的，對(duì)70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青進(jìn)行溫拌，以降黏效果、物理性能評(píng)價(jià)生物質(zhì)油的溫拌效果；通過(guò)動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)和彎曲梁流變實(shí)驗(yàn)研究溫拌效果最佳的生物質(zhì)油對(duì)70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的高、低溫流變性能的影響，并對(duì)摻加生物質(zhì)油后的石油瀝青進(jìn)行紅外光譜、四組分分析方法實(shí)驗(yàn)，探索作用機(jī)理，以期促進(jìn)溫拌瀝青技術(shù)的發(fā)展．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

(1)生物質(zhì)油

生物質(zhì)油A原料來(lái)源為地溝油，生物質(zhì)油B原料來(lái)源為松木，生物質(zhì)油C原料來(lái)源為稻殼．以上3種生物質(zhì)油的技術(shù)指標(biāo)滿足《瀝青混合料改性添加劑》(JT/T 860.6—2016)要求，見(jiàn)表1．

表1 生物質(zhì)油技術(shù)指標(biāo)Tab.1 Technical indicators of biomass oil

(2)石油瀝青

90#倫特石油瀝青、70#京博石油瀝青、70#倫特石油瀝青技術(shù)指標(biāo)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)的要求，見(jiàn)表2．

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.2.1 布氏旋轉(zhuǎn)黏度實(shí)驗(yàn) 采用黏度儀(Brookfield DV-Il+Pro型)對(duì)摻加不同生物質(zhì)油(摻量為2%、4%、6%、8%、10%)的石油瀝青，在110、120、130、135、140、150、160 ℃下進(jìn)行黏度測(cè)試，作出黏溫曲線，評(píng)價(jià)生物質(zhì)油降黏效果．

表2 石油瀝青技術(shù)指標(biāo)Tab.2 Technical indicators of petroleum asphalt

1.2.2 常規(guī)性能實(shí)驗(yàn) 對(duì)最佳生物質(zhì)油、不同摻量(2%、4%、6%、8%、10%)下制備的溫拌瀝青進(jìn)行25 ℃針入度、軟化點(diǎn)和10 ℃延度等基本物理指標(biāo)實(shí)驗(yàn)，分析生物質(zhì)油對(duì)70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青常規(guī)性能的影響．

1.2.3 動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn) 通過(guò)動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)對(duì)70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青，以及最佳摻量范圍下，溫拌效果最佳的生物質(zhì)油溫拌70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青，進(jìn)行52、58、64、70 ℃的溫度掃描實(shí)驗(yàn)．

1.2.4 彎曲梁流變實(shí)驗(yàn) 通過(guò)彎曲梁流變實(shí)驗(yàn)(BBR)對(duì)70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青，以及最佳摻量范圍下，溫拌效果最佳的生物質(zhì)油溫拌70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青，進(jìn)行-24、-18、-12、-6 ℃的溫度掃描實(shí)驗(yàn)．

1.2.5 紅外光譜實(shí)驗(yàn) 通過(guò)紅外光譜實(shí)驗(yàn)對(duì)70# 京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青，以及選定摻量下，摻加生物質(zhì)油A、B、C后的70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青進(jìn)行官能團(tuán)信息分析，并研究3種生物質(zhì)油作用機(jī)理．

1.2.6 四組分分析實(shí)驗(yàn) 通過(guò)四組分分析法，對(duì)70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青，及摻加選定摻量生物質(zhì)油A、B、C后的3種石油瀝青進(jìn)行成分組成分析，將其分成連續(xù)的4個(gè)組分：飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，通過(guò)組分的變化分析3種生物質(zhì)油作用機(jī)理．

1.3 試樣制備

首先將裝有70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的容器分別放入135 ℃的恒溫烘箱中，將瀝青烘至流動(dòng)狀態(tài)后，取出容器，放置于電磁爐上，然后以生物質(zhì)油A、B、C作為瀝青的溫拌劑，分別以石油瀝青質(zhì)量的2%、4%、6%、8%、10%，加入70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青中，剪切機(jī)攪拌20～30 min(剪切速率2 000 r/min，剪切溫度120 ℃)，使生物質(zhì)油溫拌劑均勻地分散于石油瀝青中，制備得到不同生物質(zhì)油、不同摻量的溫拌石油瀝青．

2 結(jié)果與討論

2.1 布氏旋轉(zhuǎn)黏度結(jié)果分析

黏度是評(píng)價(jià)溫拌劑溫拌效果的最重要指標(biāo)，《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)中規(guī)定，當(dāng)石油瀝青黏度為(0.17±0.02) Pa·s時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度為拌和溫度；當(dāng)石油瀝青黏度為(0.28±0.03) Pa·s時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度為壓實(shí)溫度．若生物質(zhì)油使得70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青拌和、壓實(shí)黏度對(duì)應(yīng)的溫度越低，說(shuō)明生物質(zhì)油作為溫拌劑的降黏效果越好[21]．不同摻量的生物質(zhì)油A、B、C對(duì)70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的黏度影響如圖1～3所示．

根據(jù)圖1～3的黏溫曲線可知，生物質(zhì)油A的摻量為4%時(shí)，70#京博、70#倫特、90#倫特溫拌瀝青比3種石油瀝青135 ℃黏度分別降低了36.08%、37.10%、33.56%，降黏效果良好．相同溫度及摻量下，摻加生物質(zhì)油B后的70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青比3種石油瀝青黏度分別提高了5.59%、3.16%、6.27%，3種石油瀝青黏度不滿足《瀝青混合料改性添加劑》(JT/T 860.6—2016)規(guī)范要求．相同溫度及摻量下，摻加生物質(zhì)油C后的70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青，比3種石油瀝青黏度分別降低了15.49%、13.32%、9.13%，降黏幅度不滿足《瀝青混合料改性添加劑》(JT/T 860.6—2016)規(guī)范要求．當(dāng)生物質(zhì)油A摻量小于2%時(shí)，3種石油瀝青的降黏幅度不滿足《瀝青混合料改性添加劑》(JT/T 860.6—2016)規(guī)范要求，因此生物質(zhì)油A對(duì)3種石油瀝青摻量應(yīng)大于2%．

(a) 70#京博+生物質(zhì)油A

(a) 70#倫特+生物質(zhì)油A

(a) 90#倫特+生物質(zhì)油A

2.2 三大指標(biāo)分析

選用降黏效果最好的生物質(zhì)油A，對(duì)70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青進(jìn)行溫拌，考慮25 ℃針入度、軟化點(diǎn)、10 ℃延度的變化，分析生物質(zhì)油A對(duì)石油瀝青物理性能的影響，并確定其最佳摻量范圍，結(jié)果如圖4、5和表3所示．

(a) 70#京博

(a) 70#京博

針入度是反映石油瀝青稠度的重要指標(biāo)，針入度指標(biāo)升高，說(shuō)明石油瀝青稠度降低．從圖4可以看出，隨著生物質(zhì)油A摻量的增加，瀝青針入度升高，說(shuō)明3種石油瀝青變軟及稠度降低，針入度升高原因可能是生物質(zhì)油A中的小相對(duì)分子質(zhì)量物質(zhì)起到了稀釋70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的作用，從而導(dǎo)致稠度下降，針入度升高[22]．當(dāng)生物質(zhì)油A的摻量大于6%時(shí)，70#京博、90#倫特石油瀝青針入度不滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)要求，當(dāng)生物質(zhì)油A的摻量大于5%時(shí)，70#倫特石油瀝青針入度不滿足規(guī)范要求，根據(jù)3種石油瀝青針入度綜合分析，生物質(zhì)油A的摻量應(yīng)小于5%．

表3 生物質(zhì)油A的摻量對(duì)3種石油瀝青延度影響Tab.3 Influence of biomass oil A content on ductility ofthree kinds of petroleum asphalts

軟化點(diǎn)是反映石油瀝青高溫穩(wěn)定性能的重要指標(biāo)，軟化點(diǎn)升高，說(shuō)明石油瀝青的高溫穩(wěn)定性能變好，從圖5可以看出，隨著生物質(zhì)油A的增加，3種石油瀝青軟化點(diǎn)下降，說(shuō)明瀝青高溫穩(wěn)定性能變差．當(dāng)生物質(zhì)油A的摻量超過(guò)5%時(shí)，3種石油瀝青軟化點(diǎn)不滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)要求，因此為了保證溫拌瀝青的高溫穩(wěn)定性，生物質(zhì)油A對(duì)3種石油瀝青的摻量應(yīng)小于5%．

延度是反映石油瀝青低溫性能的重要指標(biāo)，延度數(shù)值升高說(shuō)明石油瀝青的低溫抗裂性能變好．由表3可以看出，生物質(zhì)油A的摻加提高了70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的延度，不同摻量的生物質(zhì)油A溫拌石油瀝青延度均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)要求．

綜上所述，通過(guò)對(duì)三大指標(biāo)分析結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，生物質(zhì)油A溫拌效果最佳，對(duì)3種瀝青的摻量范圍為2%～5%．

2.3 動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

相位角δ越小，復(fù)合剪切模量G*、車(chē)轍因子G*/sinδ越大，則石油瀝青的高溫性能就越好．因此通過(guò)DSR實(shí)驗(yàn)研究在最佳摻量范圍內(nèi)，生物質(zhì)油A對(duì)3種石油瀝青高溫性能的影響，結(jié)果如圖6、7所示．

(a) 70#京博(b) 70#倫特(c) 90#倫特圖6 生物質(zhì)油A的摻量對(duì)3種石油瀝青G*和相位角的影響Fig.6 Influence of biomass oil A content on G* and phase angle of three kinds of petroleum asphalts

(a) 70#京博(b) 70#倫特(c) 90#倫特圖7 生物質(zhì)油A的摻量對(duì)3種石油瀝青車(chē)轍因子的影響Fig.7 Influence of biomass oil A content on rutting factors of three kinds of petroleum asphalts

從圖6可以看出，隨著溫度的升高，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的復(fù)合剪切模量G*均逐漸減小、相位角δ均逐漸增大，這是因?yàn)?種石油瀝青中的彈性部分受高溫影響逐漸轉(zhuǎn)化為黏性部分，從而削弱了變形恢復(fù)能力，進(jìn)而影響了瀝青的抗變形能力．在相同的溫度下，3%、4%摻量的生物質(zhì)油A溫拌瀝青相比于石油瀝青，相位角δ升高，復(fù)合剪切模量G*降低，說(shuō)明生物質(zhì)油A的摻入損害了70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的高溫性能；4%生物質(zhì)油A溫拌瀝青相比于3%生物質(zhì)油A溫拌瀝青，相位角δ增大，復(fù)合剪切模量G*減小，說(shuō)明隨著生物質(zhì)油A摻量的增加，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的高溫性能變差．

由圖7可以看出，在52～58 ℃，車(chē)轍因子G*/sinδ的下降速率隨溫度升高而加快，說(shuō)明在此溫度范圍內(nèi)，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的高溫性能劣化速率較快．在58～70 ℃，車(chē)轍因子G*/sinδ下降速率逐漸減慢，最終G*/sinδ逐漸趨近于固定值，說(shuō)明在此溫度范圍內(nèi)，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的高溫性能劣化速率逐漸減慢，在溫度達(dá)到70 ℃后，高溫性能逐漸趨于穩(wěn)定．在相同的溫度下，3%、4%摻量的生物質(zhì)油A溫拌瀝青相比于石油瀝青，G*/sinδ變低，說(shuō)明生物質(zhì)油A損害了70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的高溫性能；4%生物質(zhì)油A溫拌瀝青的G*/sinδ低于3%生物質(zhì)油A溫拌瀝青的，說(shuō)明隨著生物質(zhì)油A摻量增加，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的高溫性能變差．

在相同摻量條件下，加入生物質(zhì)油A后，3種石油瀝青中，90#倫特石油瀝青高溫性能劣化程度最大，原因是90#倫特石油瀝青的軟化點(diǎn)本就較小，溫度敏感性強(qiáng)，因此高溫性能受生物質(zhì)油A影響較大．

2.4 彎曲梁流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

蠕變勁度S越小，蠕變速率m、m/S越大，石油瀝青的低溫性能就越好．因此通過(guò)BBR實(shí)驗(yàn)研究在最佳摻量范圍內(nèi)，生物質(zhì)油A對(duì)3種石油瀝青低溫性能的影響，結(jié)果如圖8、9所示．

(a) 70#京博(b) 70#倫特(c) 90#倫特圖8 生物質(zhì)油A的摻量對(duì)3種石油瀝青S和m的影響Fig.8 Influence of biomass oil A content on S and m of three kinds of petroleum asphalts

(a) 70#京博(b) 70#倫特(c) 90#倫特圖9 生物質(zhì)油A的摻量對(duì)3種石油瀝青m/S的影響Fig.9 Influence of biomass oil A content on m/S of three kinds of petroleum asphalts

從圖8可以看出，在-24～-6 ℃，隨著溫度的升高，3種石油瀝青的蠕變勁度S減小，蠕變速率m增大，說(shuō)明石油瀝青的低溫抗裂性能提高．在相同的溫度下，3%、4%摻量的生物質(zhì)油A溫拌瀝青相比于石油瀝青，S減小、m增大，說(shuō)明生物質(zhì)油A的摻加改善了70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的低溫性能；4%生物質(zhì)油A溫拌瀝青相比于3%生物質(zhì)油A溫拌瀝青，S減小、m增大，說(shuō)明隨著生物質(zhì)油A摻量的增加，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的低溫性能逐漸提高．

由圖9可知，在-12～-6 ℃，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的m/S隨著溫度的升高而迅速增加，說(shuō)明瀝青低溫性能迅速提高．當(dāng)溫度較低時(shí)，例如-24～-18 ℃時(shí)，瀝青m/S逐漸趨于固定值，原因是低溫導(dǎo)致分子運(yùn)動(dòng)的能量變低，禁錮了鏈段的運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)最終趨于穩(wěn)定[23]．在相同的溫度下，3%、4%摻量的生物質(zhì)油A溫拌瀝青相比于石油瀝青，m/S增大，說(shuō)明生物質(zhì)油A的摻加改善了70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的低溫性能；4%生物質(zhì)油A溫拌瀝青相比于3%生物質(zhì)油A溫拌瀝青，m/S增大，說(shuō)明隨著生物質(zhì)油A摻量的增加，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的低溫性能逐漸提高．

3種石油瀝青的蠕變速率m、蠕變勁度S、m/S變化值差異較小，說(shuō)明在相同摻量下，加入生物質(zhì)油A后，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的低溫性能變化程度相似．

2.5 生物質(zhì)油溫拌機(jī)理分析

2.5.1 紅外光譜結(jié)果分析 通過(guò)紅外光譜實(shí)驗(yàn)分析生物質(zhì)油A、B、C對(duì)70#京博、70#倫特、90# 倫特石油瀝青的作用機(jī)理．由黏度及物理性能實(shí)驗(yàn)可知，生物質(zhì)油A的最佳摻量范圍為2%～5%，因此選擇生物質(zhì)油A的摻量為最佳摻量的中間摻量3.5%(原因是中位數(shù)不受極大值極小值偏差程度的影響，能夠代表一般水平，減小了誤差，保證了實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性)．同時(shí)為了更好地進(jìn)行平行對(duì)比研究，生物質(zhì)油B、C的摻量同樣選為3.5%．實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示．

(a) 摻加生物質(zhì)油A(b) 摻加生物質(zhì)油B(c) 摻加生物質(zhì)油C圖10 石油瀝青及摻加3.5%生物質(zhì)油石油瀝青紅外光譜Fig.10 Infrared spectra of petroleum asphalts with and without 3.5% biomass oils

特征峰對(duì)應(yīng)著官能團(tuán)的類(lèi)型，可以通過(guò)特征峰的形狀、數(shù)目等參數(shù)推測(cè)出瀝青中官能團(tuán)的種類(lèi)．紅外光譜圖中可以分為2個(gè)區(qū)域．其中一個(gè)區(qū)域是4 000～1 350 cm-1，該區(qū)域內(nèi)的特征峰是由官能團(tuán)中分子鍵伸縮振動(dòng)引起的．另一個(gè)區(qū)域是1 350～650 cm-1，該區(qū)域中特征峰眾多或分子結(jié)構(gòu)稍有不同均能導(dǎo)致特征峰的不同，被稱(chēng)作指紋區(qū)，可以通過(guò)該區(qū)域的特征峰進(jìn)行樣品鑒別[24]．

2.5.2 四組分分析方法結(jié)果分析 通過(guò)四組分分析方法，對(duì)生物質(zhì)油A、B、C，70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青，摻加生物質(zhì)油A、B、C后的3種石油瀝青進(jìn)行組分分析，研究生物質(zhì)油A、B、C的作用機(jī)理．根據(jù)2.5.1分析結(jié)果，生物質(zhì)油A、B、C摻量同樣選擇3.5%．

飽和分、芳香分含量增加能夠降低瀝青稠度，從而提高針入度．膠質(zhì)含量的增加能夠提高延度；瀝青質(zhì)含量的增加，能夠提高瀝青高溫穩(wěn)定性，表現(xiàn)為軟化點(diǎn)升高，同時(shí)瀝青質(zhì)含量越多，瀝青黏度越大．由表4分析結(jié)果可知，生物質(zhì)油A摻入70# 京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青后3種瀝青組分出現(xiàn)了明顯變化，主要表現(xiàn)為飽和分、芳香分、膠質(zhì)含量增加，瀝青質(zhì)含量減少，宏觀上物理性能表現(xiàn)為黏度降低、針入度升高、軟化點(diǎn)降低、延度升高，這與圖4、圖5、表3中三大指標(biāo)變化趨勢(shì)一致．生物質(zhì)油B、C摻入70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青中后，各組分含量沒(méi)有明顯變化．為了更好地研究3種生物質(zhì)油降黏效果差異，引入膠體模型，具體如下：Pfeiffer認(rèn)為膠束中心為極性最強(qiáng)的瀝青質(zhì)，其內(nèi)部或表面吸附有可溶質(zhì)，可溶質(zhì)中相對(duì)分子質(zhì)量越大、芳香性越強(qiáng)的分子質(zhì)點(diǎn)越靠近膠束中心，周?chē)治揭恍┹p質(zhì)組分，逐漸且?guī)缀踹B續(xù)地過(guò)渡到膠束間相，瀝青中親液的膠質(zhì)包圍著憎液的瀝青質(zhì)形成膠團(tuán)，其中膠質(zhì)的極性部分朝向?yàn)r青質(zhì)核，非極性部分朝向外圍[25]．

表4 四組分分析結(jié)果Tab.4 Analysis results of four-components

根據(jù)表4四組分分析結(jié)果，生物質(zhì)油A作用機(jī)理：生物質(zhì)油A中含有較多的飽和分，飽和分的特點(diǎn)是相對(duì)分子質(zhì)量小、極性低，生物質(zhì)油A與石油瀝青混合后，低極性的飽和分使得瀝青膠團(tuán)體系周?chē)霈F(xiàn)了低極性區(qū)域，根據(jù)相似相溶原理，瀝青外圍的非極性部分與低極性飽和分相溶，使得瀝青膠團(tuán)體系引力場(chǎng)變小，瀝青膠團(tuán)的分散度增大，瀝青膠團(tuán)分散，從而導(dǎo)致瀝青流動(dòng)性增強(qiáng)，黏度降低[24]．同時(shí)這也使得3種石油瀝青組分之間重新分配，宏觀表現(xiàn)為物理性能指標(biāo)改變．生物質(zhì)油B、C的摻入對(duì)70#京博、70#倫特、90# 倫特石油瀝青的各組分含量影響較小，對(duì)黏度的影響也較小，原因可能是材料來(lái)源的不同，使得生物質(zhì)油B、C中的小相對(duì)分子質(zhì)量、低極性飽和分含量較少，對(duì)瀝青膠團(tuán)體系的分散度影響較小，導(dǎo)致降黏效果較差．

3 結(jié) 論

(1)3種生物質(zhì)油中，4%摻量的生物質(zhì)油A能夠使70#京博、70#倫特、90#倫特石油瀝青的135 ℃黏度降低30%以上(分別為36.08%、37.10%、33.56%)，降黏效果最佳；生物質(zhì)油B、C降黏幅度達(dá)不到溫拌劑要求的30%，效果較差．隨著生物質(zhì)油A摻量的增加，3種石油瀝青針入度、延度均增大，軟化點(diǎn)均降低，最佳摻量為瀝青用量的2%～5%．

(2)在最佳摻量范圍內(nèi)，隨著生物質(zhì)油A摻量的增加，相位角δ增大，復(fù)合剪切模量G*和車(chē)轍因子G*/sinδ減小，高溫性能降低；3種石油瀝青蠕變勁度S減小，蠕變速率m增大，低溫抗裂性能指標(biāo)m/S增大，低溫抗裂性能提高．

(3)摻加生物質(zhì)油A、B、C后的70#京博、70# 倫特、90#倫特石油瀝青光譜圖均未出現(xiàn)新的特征峰，說(shuō)明其共混物均未出現(xiàn)新的官能團(tuán)，因此3種生物質(zhì)油與石油瀝青混合過(guò)程為物理變化．

(4)生物質(zhì)油A具有較高含量的飽和分，使得瀝青膠團(tuán)體系周?chē)霈F(xiàn)了非極性區(qū)域，削弱了瀝青膠團(tuán)體系的引力場(chǎng)，增加了瀝青膠團(tuán)的分散度，使得瀝青膠團(tuán)分散，從而導(dǎo)致瀝青流動(dòng)性增強(qiáng)，黏度降低；而生物質(zhì)油B、C因材料來(lái)源的差異，成分組成不同，飽和分含量較低，降黏效果較差．

(5)采用低廉、高效的生物質(zhì)油作為溫拌劑，能夠有效地降低瀝青高溫黏度，進(jìn)而降低瀝青施工溫度，從而減少粉塵、污染物的排放，對(duì)實(shí)際工程建設(shè)具有重大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保意義．