瀝青VOC分析技術(shù)及抑制方法研究.pdf

1、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，

2、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

3、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

4、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標(biāo)準(zhǔn)。
　　同時

5、，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、儲運(yùn)過程，還

6、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