石油作为传统能源,为全球经济发展和工业化进程提供了强劲动力保障,但是,石油属于不可再生资源,寻找石油的替代能源具有重大的战略价值。生物质裂解油是以可再生生物质为原料,通过快速热裂解或高压液化等技术手段转化生物质所制得的液态产物,生物油的燃烧特性使其具备了替代石油能源可能性。当前,生物质重油主要作为船舶轮机燃料使用,生物油作为改性剂在道路沥青中的应用也是一个新的研究热点。本文为实现生物油在道路沥青中的应用,针对生物油的特性和道路沥青的要求,采用不同工艺实现生物油对沥青的改性。以植物质快速热裂解油为研究对象,将其直接与基质沥青混合制备生物油改性沥青,分析生物油沥青及其胶浆的流变性能和改性机理;利用乳化工艺制备乳化生物沥青,研究蒸发残留物的获取方法,评价乳化生物沥青的安全性能;将生物油与胶粉联合使用制备复合改性沥青,通过旋转黏度试验、动态剪切流变试验评价生物油对橡胶改性沥青高温性能的影响;基于“微波处理”和“长期浸泡”方法,使用生物油对胶粉进行预处理,研究制备方法对复合改性沥青高温特性、疲劳特性和存储稳定性的影响;对传统鼓泡试验进行改进,使用UTM协助加载,借助非接触测量系统DIC监测泡体中心高度变化,改进鼓泡装置,使用生物改性沥青检验了鼓泡试验的有效性。主要研究内容和结论如下:(1)生物沥青及沥青胶浆性能研究生物油的掺入增加了原样沥青的针入度和延度,降低了软化点。短期老化处理后,生物油对短期老化沥青的上述指标的影响发生反转。基于不同转速下的旋转粘度试验结果分析,生物油的掺入影响了沥青的力学敏感性。在25~oC下,15%含量的生物油可增强沥青胶浆剪切强度,当粉胶比为0.8~1.4,沥青胶浆剪切强度的增强幅度在73~98%之间。在一定范围内,沥青胶浆剪切强度随着粉胶比的增长而增大。在64~o C下,沥青胶浆的不可恢复蠕变柔量随着粉胶比的增长而降低。生物影响沥青胶浆在64~oC时的应力敏感性。在-10~oC下,生物油提高了沥青胶浆的强度。(2)乳化生物沥青制备与性能研究“先乳后改”的制备方法相对更适合在实验室制备乳化生物沥青。“间歇升温法”适用于获取乳化生物沥青残留物。适量生物油对改善SBR乳化沥青残留物的力学敏感性有积极影响。6%生物油掺量的乳化沥青残液对金属的腐蚀性最强。从燃烧试验分析,生物油的掺入,延长了乳化沥青混合料在无水乙醇助燃下的燃烧时长,使得沥青膜的外观形态呈现大量的微小空隙结构,提升了极限火苗的高度,对火势的控制具有不利影响。生物油掺量与燃烧引起的质量损失率具有良好的线性关系。从安全性的角度考量,若生物油在实际道路工程中的应用涉及金属构件腐蚀风险和多孔路面结构的情形,应在工程项目实施前对其安全性进行科学论证。(3)生物油对橡胶改性沥青高温性能的影响20目橡胶改性沥青的黏度高于80目橡胶改性沥青。随着秸秆裂解生物油的添加,橡胶改性沥青的黏度呈现先增大后降低趋势。生物油可增加橡胶沥青粘性特性,增益效果与胶粉尺寸有关。生物油与大目数胶粉制得的复合改性沥青具备良好的抗疲劳潜能。(4)微波处理对生物油-橡胶复合改性沥青的影响制备方法影响生物油-橡胶复合改性沥青的高温性能。基于MSCR试验结果分析,生物油掺量控制在6~15%时,对复合改性沥青在3.2 kPa应力水平下的不可恢复蠕变无明显影响,满足AASHTO规范的重交通设计要求。制备方法对生物-橡胶复合改性沥青的存储稳定性有影响。“长期浸泡”方法确保了生物油对胶粉的改性作用更温和,避免了生物油的挥发损失,制得的复合改性沥青的离析指数为最低值。“微波处理”方法能短时间完成生物油对胶粉的预处理,相对橡胶沥青的离析指数可以降低一半,可有效改善橡胶沥青的存储稳定性。基于金相显微镜对橡胶粉末的观察,生物油在“微波处理”作用下改变了橡胶颗粒的外观形态,使其球形特征更为明显,提高了沥青的存储稳定性。(5)粘附性试验方法与评价指标在压力仓边缘设计排出孔,可保证压力介质的均匀性,避免了混入空气对试验的干扰。排出孔与压力介质收集器连接,实现了压力介质的循环利用。利用电磁阀控制压力介质的流向,提高了试验效率。采用DIC非接触测量系统监测鼓泡试样在加载过程中的外观形态变化,相对于传统的接触式位移传感器而言,其精度更高。提出了“溶解挥发”工艺控制沥青膜的厚度范围。覆膜设计确保了沥青在石料表面的脱层开裂为粘附性失效类型。生物油的掺入对沥青在花岗岩表面的粘附性具有不利影响,分析认为生物油的掺入增加了沥青中酸性物质成分比例,生物沥青在花岗岩表面的化学反应程度降低。以花岗岩、石灰岩和砂岩作为基板,鼓泡试验的结果与传统水煮法的试验结果趋势一致,但是鼓泡试验提供的是定量数据,较水煮法的主观评价更具参考价值。