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目前国内外研究表明生物沥青作为一种道路新材料具有一定的优势,但在高温和抗老化性能等方面也存在一定的问题,为了让生物沥青有效运用到实际工程中,对生物沥青的各项性能短板进行研究和改善,使其达到规定的路用性能要求成为目前生物沥青研究的重点。研究采用两种聚合物:多聚磷酸(PPA)和非晶态α-烯烃共聚物(APAO)分别与沥青和快速热裂解得到的生物油分别混溶。通过试验对不同PPA添加量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)、不同APAO添加量(0%、2%、4%、6%)和不同生物油掺量(0%、5%、10%、15%)的复合生物沥青结合料进行高温性能、老化性能、疲劳性能和热存储稳定性进行研究,以及对其改性机理进行了研究。研究推荐出合适的聚合物类型及其掺量,并对其混合料高低温性能及水稳定性进行了验证。通过针入度、软化点、车辙因子、不可恢复蠕变柔量等指标对PPA复合生物沥青和APAO复合生物沥青进行了研究,结果显示PPA和APAO都降低了生物沥青的针入度和不可恢复蠕变柔量、增大了软化点和车辙因子,生物油则相反,说明PPA和APAO能够提高生物沥青结合料的高温性能,生物油降低生物沥青高温性能。通过测定两种聚合物复合生物沥青短期老化后的软化点增值、残余针入度比及失效温度,发现生物沥青抗老化性能随着生物油掺量增加而降低,而PPA和APAO两种聚合物能够提高生物沥青的抗老化性能,且掺量不同,提高效果不同。通过结合料疲劳性能试验发现PPA和APAO提高了生物沥青的老化性能。通过软化点差值和离析率指标发现PPA和APAO并不能改善生物沥青的热存储稳定性。通过FTIR和TG对两种聚合物复合生物沥青的改性和老化机理进行了研究,发现PPA与生物沥青发生了化学反应,老化过程物质成分基本不变;而APAO未与生物沥青发生化学反应,只是物理上的相溶。PPA和APAO均可降低生物沥青的热损失,说明PPA和APAO对生物沥青的老化具有抑制作用。对两种复合生物沥青的成本进行了分析,结合性能特点,最终给出了最佳聚合物为PPA,最佳添加量为1.0%。并对1.0%PPA复合生物沥青混合料性能进行了验证,结果表明PPA对生物沥青混合料的高温性能具有改善作用,而对低温和水稳定性影响不大。