摘 要

沥青是由分子量不同的烃类及其衍生物组成的混合物，在道路的建设与养护的过程中，均需要大量地使用到沥青。一旦受到高温加热或接受红外线、紫外线等光照，特别是在路面摊铺的高温下，会产生大量的挥发性有机化合物（VOCs），以气体和气溶胶、颗粒物的形式在空气中凝结，严重污染环境和危害人体健康。

长期以来国内外研究人员关注的是拌合和摊铺时的高温条件下沥青VOCs释放的影响，而忽视了常温常压下沥青VOCs的长期释放过程。本研究旨在对城市沥青路面长期服役情况进行加速模拟，考察不同条件下沥青VOCs的挥发情况，研究沥青VOCs的挥发量与挥发规律。

本研究是将沥青混合料或者沥青混合料试件放置于一个密闭的实验装置中，通过采样泵制造负压，提高温度来的方式来加速模拟城市沥青路面在长期服役中的VOCs释放，并通过特制的采样器对沥青VOCs进行收集。本研究选取的70号沥青、90号沥青和SBS改性沥青三种沥青进行对照试验，对于温度的对照试验，本研究选取70号沥青分别在50 °C和 70 °C条件下进行研究。

最终发现，90号沥青的VOCs释放量最大，70号沥青的VOCs释放量则比SBS改性沥青略多一些；70号沥青在70 °C条件下沥青VOCs释放量要比在50 °C条件下的要大，可以推断随着温度的升高（最高不超过拌合温度），沥青VOCs释放量也随之增大。

关键词：沥青VOCs；长期服役；挥发；加速模拟

Abstract

Asphalt is the mixture of hydrocarbons and their derivatives with a variety of molecular weight. A great deal of asphalt has been used in the construction and maintenance of pavement. Once asphalt is heated to a high temperature or exposed to infrared , ultraviolet rays etc, and especially in the high temperature of bituminous pavement paving，a large amount of VOCs come out. VOCs exist as gases, aerosols and particles and they condense in the air, which pollute the environment and harm the human body health heavily.

The researchers concentrate more on the influence of asphalt VOCs emission during the high temperature of mixing and paving in a long time rather they ignore the long term emission under normal temperature and pressure. This study aims to carry out an accelerated simulation of a long term service condition with urban bituminous pavement and research the volatile situation of asphalt VOCs in different conditions.

Finally, we test the volatilize quantity and investigate the volatilize law of asphalt VOCs.

We put asphalt mixture and its specimen into confined spaces. We use a pump to create negative pressure and increase the temperature in order to accelerate to simulate the emission of asphalt VOCs during a long term service condition. Then we collect VOCs with a special device. 70# asphalt, 90# asphalt and SBS modified asphalt is used to study the influence of the asphalt species. We use 70# asphalt to investigate the influence of temperature in 50 °C and 70 °C.

Finally we have found that 90# asphalt emits the most VOCs while 70# asphalt gives out a bit more than SBS modified asphalt. 70# asphalt releases more VOCs in 70 °C than in 50 °C. We can conclude that with the increasing of temperature (lower than mixing temperature), more VOCs release from asphalt.

Key Words: asphalt VOCs; long term service; volatilize; accelerated simulation

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目 录 Ⅲ

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究概述 2

1.2.1 沥青VOCs简介 2

1.2.2 沥青VOCs研究现状 3

1.3 研究内容 5

第2章 沥青混合料的制备 6

2.1 原材料 6

2.1.1 沥青 6

2.1.2 集料与填料 7

2.2 沥青混合料与级配 8

2.3 级配设计 9

第3章 沥青VOCs的收集与分析 12

3.1 沥青VOCs的收集与测定 12

3.1.1 紫外-可见分光光度法 12

3.1.2 沥青VOCs的收集 13

3.1.3 绘制标准曲线 14

3.2 城市沥青路面长期VOCs释放量模拟研究 15

3.3 本章小结 18

第4章 主要结论与展望 19

4.1 主要结论 19

4.2 未来展望 19

参考文献 20

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

沥青（CAS登录号：8052-42-4）是由分子量不同、稳定性各异、种类复杂的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色混合物，由于其粘合性、耐久性、可塑性、耐水性、防腐性，并能和矿质集料形成强粘合性的混合物，因此在世界上被广泛地运用于道路建设、机场建设、建筑防水和水利工程等行业中^[1]。截至2015年底，我国高速公路的总里程已经达到了12.54万千米，位居世界第一位，其中仅2015年这一年就新增了1.22万千米^[2]。再加上平均每年12%的翻新率，2015年翻新的里程达1.36万千米，总计2.58万千米，这还仅仅是高速公路需要使用沥青的里程，近年来沥青更广泛地使用于城市道路的建设中，比如城市快速路，桥梁、隧道，立交桥，快速公交（BRT）专用道，绿道等。我国沥青年使用量已经达到2724.3万吨，其中用于道路建设及养护的沥青已经占到了消费总量的82%左右，成为了沥青最主要的消费领域。

沥青路面主要有以下一些优点：可以提高车速，从而提高运输效率；可以降低油耗，平均可节省燃料油20%；可以降低运输成本20% ~ 35%，节省养路费及材料费20% ~ 25%；可以延长轮胎的使用寿命，由平均5万千米延长到17万千米；可以提升汽车大修间隔里程，由平均6万千米提升到24万千米；路面变得更加平整，行车过程找那个的平稳性、舒适性以及安全性得到了很大的提升。