孫曉龍，張奕康，袁俊申，倉(cāng) 智，尹應(yīng)梅，劉志勝

（1. 廣東工業(yè)大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院, 廣東 廣州 510006；2. 山西交通控股集團(tuán) 大同北高速公路分公司 ,山西 大同 037300；3. 山西交通控股集團(tuán) 科技創(chuàng)新部 , 山西 太原 030002；4. 同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 201804）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，高級(jí)公路瀝青路面與養(yǎng)護(hù)工程建設(shè)日益增多，瀝青材料的需求也逐漸增加[1]。當(dāng)前所用的瀝青絕大部分為從原油中提煉的石油瀝青。然而，石油資源有限且不可再生，石油瀝青面臨供求失衡的危機(jī)，同時(shí)石油瀝青的大量使用對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響[2]。因此，尋找可持續(xù)性替代石油瀝青的材料已成為道路工程領(lǐng)域的迫切需要。

在各種再生資源中，生物質(zhì)資源具有可再生、儲(chǔ)量龐大、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，用其代替石油資源不僅在技術(shù)上可行，且符合可持續(xù)發(fā)展的要求[3]。通過(guò)生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)，將生物質(zhì)分解并最終得到生物質(zhì)重油，同時(shí)生物質(zhì)重油在元素組成上與石油瀝青相似，兩者相容性良好[1]。因此，將生物質(zhì)重油與石油瀝青或外摻劑在一定條件下相溶合制備成的生物瀝青具有良好的運(yùn)用前景。

當(dāng)前可用生物質(zhì)主要類(lèi)型包括：農(nóng)作物秸稈、森林廢棄物、藻類(lèi)植物、廢棄食物油脂以及牲畜糞便等。不同生物質(zhì)原料的來(lái)源很大程度影響了生物瀝青的性能，研究者將油菜秸稈[4]、木材[5]、海藻[6]以及豬糞[7]等作為原料制取生物質(zhì)油。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，不同來(lái)源的生物質(zhì)生成的生物質(zhì)油化學(xué)成分區(qū)別較大，且對(duì)生物質(zhì)油的提取工藝不盡相同，因此在生物瀝青的研究中需要明確生物質(zhì)油原料的來(lái)源、制備工藝及化學(xué)成分。

近年來(lái)，研究人員不僅在生物瀝青的制備方法方面展開(kāi)研究，同時(shí)圍繞生物瀝青的改性作用、抗老化機(jī)理、再生機(jī)理及其應(yīng)用進(jìn)行了大量研究。研究表明，生物瀝青對(duì)瀝青路面的低溫抗裂性能、抗老化性能和耐水性能均有顯著提升，且生物質(zhì)材料可用于恢復(fù)老化瀝青的路用性能[8-9]。因此，本文將對(duì)生物質(zhì)改性材料和生物瀝青的制備工藝進(jìn)行闡述，其次對(duì)生物瀝青的改性效應(yīng)進(jìn)行分析，并將現(xiàn)有的常用改性劑與生物質(zhì)復(fù)合改性劑對(duì)瀝青的改性效應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，最后對(duì)本文內(nèi)容進(jìn)行歸納和凝練，對(duì)現(xiàn)有的制備工藝和改性效應(yīng)進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)，為后續(xù)生物瀝青的發(fā)展和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 生物瀝青制備工藝

1.1 生物質(zhì)改性劑的制備工藝

生物質(zhì)原料經(jīng)過(guò)不同的加工工藝得到的產(chǎn)物形式多種多樣，主要包括熱裂解生物質(zhì)油、高溫煅燒形成的灰燼及合成的纖維材料。由于不同工藝制得的生物質(zhì)改性劑改性效應(yīng)不同，本節(jié)為確定不同類(lèi)型生物質(zhì)材料的特性，對(duì)生物質(zhì)改性劑的制備工藝進(jìn)行總結(jié)，為生物質(zhì)改性瀝青的制備提供依據(jù)。

1.1.1 生物質(zhì)油的制備工藝

1) 熱裂解

生物質(zhì)油是利用生物質(zhì)在生物酶、熱裂解或水熱液化等條件下所制得的產(chǎn)物，其中快速熱裂解是目前生物質(zhì)生產(chǎn)生物質(zhì)油的主要手段，生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)是指在惰性氣氛下，以高升溫速率將生物質(zhì)加熱至400～500 ℃，并在極短的氣體停留時(shí)間下，將生物質(zhì)中的有機(jī)高聚物解聚，生成含有大量可凝有機(jī)分子的氣體，將氣體迅速移出，在反應(yīng)器中冷凝，即可獲取大量生物質(zhì)油[10-11]。研究表明快速熱裂解的液體產(chǎn)物產(chǎn)率較高[12]，秸稈、鋸末等生物質(zhì)在高溫?zé)峤庀碌漠a(chǎn)率均不低于50%[13]，甚至能達(dá)到80%[14]。因此，這種有效成熟的工藝使該技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用。

快速熱裂解反應(yīng)在快速熱裂解反應(yīng)器中發(fā)生，而熱裂解反應(yīng)器是生物質(zhì)熱裂解技術(shù)的核心，現(xiàn)行主流熱解反應(yīng)器包括旋轉(zhuǎn)錐、流化床、循環(huán)流化床、燒蝕反應(yīng)器等[15]。不同類(lèi)型的反應(yīng)器對(duì)應(yīng)不同的工藝流程和工藝參數(shù)，但基本原理大體一致，其中一種典型的工藝流程如圖1所示[16]。該反應(yīng)器的特征在于持續(xù)高溫、升溫快、精確控制溫度和快速冷卻，生物質(zhì)經(jīng)過(guò)外部的干燥粉碎處理后進(jìn)入反應(yīng)器中熱裂解，通過(guò)一系列的循環(huán)最終形成產(chǎn)物。

圖1 快速熱裂解工藝流程圖[1]Fig.1 Process flow diagram of fast pyrolysis[1]

研究人員針對(duì)原料來(lái)源的不同設(shè)計(jì)了多種不同類(lèi)型的反應(yīng)裝置。圖2(a)為制備羊糞基生物質(zhì)油而設(shè)計(jì)的固定床反應(yīng)器[17]，該反應(yīng)器溫度設(shè)置為300～600 ℃，以氮?dú)膺M(jìn)行吹掃。由圖2(a)可知，熱解反應(yīng)器的主要裝置由熱解系統(tǒng)和冷凝系統(tǒng)組成，并配有輔助設(shè)備，生物質(zhì)原料在無(wú)氧密閉室高溫分解。圖2(b)為Ma等[18]以稻殼為原料熱解制備生物質(zhì)油的反應(yīng)器，熱解溫度在400～600 ℃之間，同樣是以氮?dú)庾鳛檩d氣，蒸汽在冷凝器中循環(huán)，根據(jù)冷凝溫度不同形成不同的液體，最終在冷凝器中收集產(chǎn)物。

圖2 快速熱解工藝原理Fig.2 Fast pyrolysis process principles

諸如旋轉(zhuǎn)錐形反應(yīng)器、流化床和循環(huán)流化床，對(duì)進(jìn)料規(guī)格的要求是將生物質(zhì)研磨成毫米級(jí)顆粒，雖然這樣能夠保證熱傳導(dǎo)以提高產(chǎn)物產(chǎn)量，但是從氣體產(chǎn)物的檢查中可以看出依然夾雜有大小不均的顆粒物，此外有研究指出由于生物質(zhì)油的含水率過(guò)高，顆粒物燃燒不徹底導(dǎo)致排放量增加加[19]，并且顆粒物的存在影響了分離器、過(guò)濾器等清潔設(shè)備的工作[20]，最終導(dǎo)致減產(chǎn)。液體產(chǎn)物主要以氣溶膠形式存在而非真正的蒸汽[21]，產(chǎn)物收集比較困難，在蒸汽壓低的流化床型系統(tǒng)中分離產(chǎn)品的難度更加明顯。

生物質(zhì)在熱解過(guò)程中為了使生物質(zhì)油產(chǎn)量最大化，熱解溫度、升溫速率、氣流速率等參數(shù)至關(guān)重要。Mills等[22]對(duì)豬糞在380 ℃、40 MPa的無(wú)氧條件下進(jìn)行熱裂解處理，制備生物質(zhì)重油。Elham等[23]采用高溫加壓熱處理方法(305 ℃、10.3 MPa、80 min)對(duì)豬糞進(jìn)行提煉獲得生物質(zhì)重油。Xu等[24]在真空條件下以500 ℃對(duì)枯枝落葉等進(jìn)行高溫分解，經(jīng)過(guò)提煉， 獲取生物質(zhì)重油。許妍等[25]以核桃殼為原料，采用程序升溫的方法真空熱裂解制得生物質(zhì)油，最佳工藝條件為溫度600 ℃、升溫速率60 ℃/min、時(shí)間30 min。鄭典模等[26]在540 ℃及70 min的條件下，采用催化裂解工藝加工地溝油制得生物質(zhì)油，產(chǎn)率高達(dá)77.94%。表1列出了近年來(lái)研究人員制備各種生物質(zhì)油熱解時(shí)的制備條件。

表1 生物質(zhì)原料熱解制備條件Table1 Preparation conditions of biomass feed-stock by pyrolysis

目前研究表明，國(guó)內(nèi)外均在高溫高壓下生產(chǎn)生物質(zhì)油，制備溫度一般在300 ℃以上，溫度在熱解條件中起主導(dǎo)地位，且多數(shù)研究證明在反應(yīng)溫度為450～550 ℃、較高的升溫速率以及較短的蒸汽停留時(shí)間的條件下液體產(chǎn)率最大[35]，這與之前的研究結(jié)果類(lèi)似[36]。在這一范圍內(nèi)隨著溫度的升高，液體產(chǎn)率呈正相關(guān)，但是當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí)，生物質(zhì)油的產(chǎn)率開(kāi)始下降，不可凝氣體的產(chǎn)率開(kāi)始增加。同時(shí)也有研究證明[37]，不同的氣體環(huán)境下，生物質(zhì)熱解的產(chǎn)率以及產(chǎn)物的分布也有所不同。此外動(dòng)物糞便的轉(zhuǎn)化率是最低的，可能是因?yàn)榇祟?lèi)物質(zhì)里揮發(fā)性物質(zhì)含量較少，影響了熱解過(guò)程，不利于產(chǎn)物產(chǎn)生，且熱解過(guò)程中的干燥環(huán)境不適用于含水率較高的糞便生物質(zhì)，因此盡管理論上任何生物質(zhì)都可以用作熱解原料，但實(shí)際上選材多以植物基為主。

2) 水熱液化

水熱液化是指在250～550 ℃、5～40 MPa和催化劑的條件下[38-39]，生物質(zhì)材料在水中進(jìn)行轉(zhuǎn)化，在高分子量的有機(jī)化合物中得到低分子量的液體產(chǎn)物。與快速熱解相比，水熱液化的反應(yīng)條件具有特殊性，主要用于處理濕法水生生物質(zhì)，如微藻類(lèi)植物，并且能源消耗非常低，大體流程如圖3所示[40]。

圖3 微藻水熱液化流程Fig.3 Procedure for micro-algae hydrothermal liquefaction

該工藝自20世紀(jì)30年代開(kāi)始，70年代匹茲堡能源中心開(kāi)創(chuàng)了纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為重油的商業(yè)用途，此后世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展水熱液化工藝。圖4為水熱液化的分離步驟，首先將原料、蒸餾水和催化劑放入高壓釜中，外部用電爐加熱至360 ℃保持50 min，同時(shí)用磁力攪拌器攪拌，至反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，隨后分離萃取反應(yīng)混合物。Zhou等[41]在對(duì)滸苔進(jìn)行水熱液化的過(guò)程中指出用氮?dú)獯祾邭埩魵怏w，并將高壓釜加壓至2 MPa以抑制反應(yīng)過(guò)程中的水沸騰，使用CH2Cl2分離液體產(chǎn)物。Elliott等[42]以纖維素、藻類(lèi)為例，表明大型藻類(lèi)含量較高的碳水化合物會(huì)降低生物質(zhì)油產(chǎn)率，而微藻中高脂肪含量從另一方面又提高生物質(zhì)油產(chǎn)量。Anastasakis等[43]從試驗(yàn)中得出反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)率越高，并用自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置得出生物質(zhì)油，平均產(chǎn)率在30%左右。

圖4 水熱液化產(chǎn)物分離程序Fig.4 Procedure for separating liquefaction products

水作為重要介質(zhì)，在水熱液化過(guò)程中起反應(yīng)物和催化劑的雙重作用，與熱解有很大的不同。除水生環(huán)境外，液化溫度、升溫速率等參數(shù)也是至關(guān)重要的。研究者發(fā)現(xiàn)[44]溫度在250～550℃時(shí)產(chǎn)率更高，但溫度繼續(xù)上升會(huì)抑制產(chǎn)物產(chǎn)率，其原因在于高溫引起生物質(zhì)二次分解，超臨界水增強(qiáng)了生物質(zhì)油分子的自由基誘導(dǎo)裂解，形成更輕、更易揮發(fā)的化合物[45]，也導(dǎo)致煤焦的形成。雖然粉碎處理是為了增加生物質(zhì)產(chǎn)率，但是有研究表明顆粒大小對(duì)生物質(zhì)油的影響不大，反而會(huì)消耗大量的能量。在水熱液化中，較高的升溫速率(100 ℃/min)能起到積極的作用，但是與熱解相比其影響要小，緩慢的升溫速率會(huì)促進(jìn)二次反應(yīng)。一些研究[46]表明生物質(zhì)油的產(chǎn)量很大程度上取決于分離萃取的溶劑，大多數(shù)研究在萃取分離生物質(zhì)油時(shí)使用有機(jī)溶劑，而生物質(zhì)油在不同溶劑中的溶解度不同，非極性溶劑分離能使產(chǎn)量更高，但含碳量低使得能量密度較低，極性溶劑分離使得生物質(zhì)油脂肪酸含量增高[47]，因此有研究建議添加堿性催化物以抑制生物質(zhì)油外其他副產(chǎn)物的產(chǎn)生，提高生物質(zhì)油的產(chǎn)量和質(zhì)量[48]，或者是通過(guò)重力作用自發(fā)分離產(chǎn)物[45]。

通過(guò)比較兩種生物質(zhì)油制備工藝發(fā)現(xiàn)其適用的對(duì)象和優(yōu)缺點(diǎn)都不盡相同?？偨Y(jié)得出熱裂解的適用對(duì)象主要以植物基為主，而水熱液化的工作環(huán)境更多是針對(duì)水生生物。通過(guò)對(duì)比水熱液化和熱裂解工藝發(fā)現(xiàn)，水熱液化對(duì)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化較高效，其產(chǎn)物由有機(jī)試劑萃取，因此產(chǎn)物質(zhì)量較好，含氧量和水分相對(duì)更低[49]。但是持續(xù)的高壓環(huán)境會(huì)提高設(shè)備維修成本[50]。相比之下熱解工藝更為成熟，對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，適用對(duì)象廣泛，且生產(chǎn)成本較低，但是該工藝需要粉碎預(yù)處理，熱解系統(tǒng)復(fù)雜多樣，且生物質(zhì)油氧、水含量較高，穩(wěn)定性較差，因此還需要通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)提高生物質(zhì)油的產(chǎn)率和質(zhì)量。

1.1.2 生物質(zhì)纖維的制備工藝

目前，木質(zhì)素纖維是使用最廣的生物質(zhì)纖維，其來(lái)源于原木和農(nóng)作物秸稈。中國(guó)每年產(chǎn)生大量農(nóng)作物秸稈卻得不到有效利用，豐富的秸稈資源如果隨意處理將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此有必要將廢棄農(nóng)作物秸稈與路用纖維相關(guān)聯(lián)[51]，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)工藝轉(zhuǎn)化，生物質(zhì)纖維是其中一種方式。生物質(zhì)纖維的制備通常采用機(jī)械破碎法，基本過(guò)程是秸稈皮芯分離、秸稈皮浸泡飽水、機(jī)械破碎、烘干、篩分。

在對(duì)生物質(zhì)纖維的制備研究中，Chen等[52]遵循上述過(guò)程以秸稈皮為纖維主要來(lái)源，將秸稈皮切成3 cm左右的條狀物并用破碎機(jī)破碎，再放入高速粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎；之后將粗制纖維浸入氫氧化鈉溶液中，在80 ℃下用磁力攪拌器以2 100 r·min?1攪拌30 min，以去除纖維表面的果膠成分等，最后用去離子水洗滌，120 ℃烘干直至恒重。李巍巍[53]同樣以“機(jī)械?破碎”的方式獲得棉秸稈纖維，并對(duì)比分析木質(zhì)素纖維與棉秸稈纖維在混合料中的效應(yīng)。Vale等[54]則通過(guò)水浸或機(jī)械的方式從椰絲果皮中制取了椰子纖維。而朗森[55]采用燒堿法制備稻草秸稈纖維，其具體流程如圖5所示。首先秸稈的長(zhǎng)度要適中，一般在2～3 cm，此外要計(jì)算配制藥液的用量，進(jìn)而在鍋爐中蒸煮，蒸煮時(shí)注意開(kāi)閥放氣，避免鍋內(nèi)壓力過(guò)高，且蒸煮溫度不宜過(guò)高，以避免秸稈原料在堿性環(huán)境下氧化分解。李振霞等[51]認(rèn)為烘干的玉米秸稈破碎后的形狀并非纖維狀，因此采用濕法制備生物質(zhì)纖維，并且通過(guò)研究確定最佳破碎時(shí)間為2 min，同時(shí)確定秸稈皮長(zhǎng)度在10 mm左右以確保纖維的正常狀態(tài)。Liu等[56]采用了相似的濕法進(jìn)行棉花秸稈纖維的制備，即使用表面活性劑浸泡棉花秸稈，擦干表面水分后用自制破碎機(jī)粉碎成纖維。

圖5 燒堿法制備流程[55]Fig.5 Preparation process by caustic soda method[55]

綜上可知，濕法制備通過(guò)破壞生物質(zhì)纖維表面、呈現(xiàn)凹凸的層狀結(jié)構(gòu)、暴露纖維內(nèi)部、增加纖維的比表面積的方式吸附瀝青，提高瀝青的黏度，改善與集料的黏附力，且浸濕的秸稈含水量較高，水分沿秸稈縱向滲透至內(nèi)部，削弱了纖維自身結(jié)構(gòu)的結(jié)合力，有利于纖維制備[57]，但是此方法的缺點(diǎn)在于殘留于容器內(nèi)的堿性溶液有腐蝕性，會(huì)破壞當(dāng)?shù)丨h(huán)境，需要進(jìn)行廢料的后處理。相比之下，機(jī)械破碎操作簡(jiǎn)便，無(wú)污染物排放，適宜規(guī)?；a(chǎn)，但是干燥的秸稈極易破碎，因此只能得到粉末狀顆粒，無(wú)法達(dá)到理想狀況。

1.1.3 生物質(zhì)灰的制備工藝

生物質(zhì)灰是生物質(zhì)燃燒后的副產(chǎn)物，由于生物質(zhì)燃燒過(guò)程不徹底，殘留后的生物質(zhì)灰顆粒大小不一，因此在進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)都需對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。首先將生物質(zhì)灰放入馬弗爐內(nèi)重新煅燒，之后放入研磨機(jī)中磨碎，通過(guò)篩網(wǎng)分離。同時(shí)本文對(duì)生物質(zhì)灰制備時(shí)的條件進(jìn)行總結(jié)如表2所示。

研究得出在制備過(guò)程中溫度對(duì)生物質(zhì)灰的特性影響較大，當(dāng)溫度較低時(shí)殘?zhí)荚蕉啵瑴囟容^高時(shí)灰密度大[65]，生物質(zhì)充分燃燒會(huì)導(dǎo)致工業(yè)指標(biāo)的灰含量減少，同時(shí)生物質(zhì)灰內(nèi)有機(jī)物的蒸發(fā)使得灰質(zhì)量也減少，并且高溫會(huì)降低生物質(zhì)灰組分中的Na、Cl、K等元素的含量，而Mg、Si、P等元素的含量會(huì)增加，堿金屬的流失造成灰分逐漸團(tuán)聚直至產(chǎn)生結(jié)渣，從而降低生物質(zhì)灰的含量。從表2可以看出煅燒溫度主要集中于600 ℃，此時(shí)煅燒時(shí)間的長(zhǎng)短僅影響生物質(zhì)灰表面的顏色變化，當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí)灰分出現(xiàn)燒結(jié)結(jié)構(gòu)，其顆粒成分燃燒殆盡。因此為保證產(chǎn)率和質(zhì)量，建議煅燒溫度保持在600 ℃左右，避免溫度急劇上升，且時(shí)間控制在2 h左右，以減少能源消耗。

表2 生物質(zhì)灰制備條件Table2 Preparation conditions of biomass ash

1.2 生物瀝青的制備工藝

1.2.1 生物質(zhì)油改性瀝青的制備工藝

將基質(zhì)瀝青和生物質(zhì)油在一定溫度下加熱至流動(dòng)狀態(tài)后，再把基質(zhì)瀝青和生物質(zhì)油進(jìn)行攪拌混合，在高速剪切機(jī)的作用下旋轉(zhuǎn)分離，通過(guò)增大比表面積使其分散均勻，制備生成生物質(zhì)油改性瀝青[66]。由于不同來(lái)源的生物質(zhì)對(duì)加熱溫度、反應(yīng)時(shí)間、裂解壓力的要求不盡相同，生成的生物質(zhì)油化學(xué)成分區(qū)別較大，在生物質(zhì)油與基質(zhì)瀝青的剪切攪拌中，不同來(lái)源的生物質(zhì)油對(duì)剪切速率、溫度及時(shí)長(zhǎng)等方面的要求區(qū)別較大。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此過(guò)程進(jìn)行了研究，具體如表3所示。

由表3可知，生物質(zhì)油與基質(zhì)瀝青的混合絕大多數(shù)需要較高的剪切速率，與豬糞等動(dòng)物廢料相比，以玉米、木材等植物為生物質(zhì)原料與瀝青混合時(shí)速率相對(duì)較快，可能是由于植物廢料中多含有木質(zhì)素和纖維素以及樹(shù)脂含量較高等，能增加兩者的共混性，提高混合速率[1]；基質(zhì)瀝青和生物質(zhì)油的混合溫度較低，長(zhǎng)時(shí)間的混合可能會(huì)導(dǎo)致生物瀝青中輕組分揮發(fā)以及內(nèi)部的破壞，因此，在試驗(yàn)過(guò)程中混合參數(shù)多為130 ℃和30 min。

表3 生物質(zhì)油改性瀝青制備參數(shù)Table3 Preparation parameters of bio-oil modified asphalt

1.2.2 生物質(zhì)纖維改性瀝青的制備工藝

Chen等[52]在將玉米秸稈纖維與瀝青拌合時(shí)，先將纖維和瀝青加熱，在145 ℃的溫度下，用高速剪切機(jī)以2 500 r·min?1剪切30 min，制備比例為2%、4%、6%、8%、10%，但是在文中說(shuō)明了濕法只能現(xiàn)拌現(xiàn)用，否則會(huì)出現(xiàn)纖維和瀝青分離，并且濕法制備會(huì)增加施工成本。

李巍巍[53]嘗試了干拌和濕拌兩種拌合方式拌合棉秸稈纖維和瀝青，發(fā)現(xiàn)纖維在濕拌的方式下會(huì)使瀝青更加黏稠而無(wú)法攪拌均勻，因此確定了用干拌的方式，即先將纖維與集料拌合90 s，再加入瀝青攪拌90 s，同時(shí)棉秸稈纖維的摻量不多于0.5%，以避免纖維在瀝青中結(jié)團(tuán)而無(wú)法分散。李振霞等[51]也認(rèn)為濕法拌合玉米秸稈纖維改性瀝青的方式復(fù)雜且容易導(dǎo)致纖維在瀝青中分布不均。

1.2.3 生物質(zhì)灰改性瀝青的制備工藝

生物質(zhì)灰改性瀝青的制備工藝與生物質(zhì)油改性瀝青相似，都是以一定的溫度保溫基質(zhì)瀝青至流態(tài)，再與生物質(zhì)灰在剪切攪拌機(jī)中攪拌。表4為近年來(lái)研究人員制備生物質(zhì)灰改性瀝青時(shí)的制備參數(shù)。

表4 生物質(zhì)灰改性瀝青制備參數(shù)Table4 Preparation parameters of biomass ash modified asphalt

由表4分析可知，生物質(zhì)油改性瀝青制備溫度大多控制在160 ℃以下，說(shuō)明溫度對(duì)這類(lèi)生物質(zhì)的影響較小，更多的是以基質(zhì)瀝青的溫度為準(zhǔn)。高溫焚燒后的生物質(zhì)灰用電鏡觀(guān)察結(jié)構(gòu)得出內(nèi)部夾層呈蜂窩狀，含有大量孔洞[74-75]，并且研磨之后結(jié)構(gòu)松散多孔[76]，因此持續(xù)的高轉(zhuǎn)速能夠有效吸附瀝青[77]。生物質(zhì)纖維經(jīng)過(guò)處理后表面被破壞，比表面積增大，吸附瀝青的能力提高；而生物質(zhì)油則是以成分相似為前提與瀝青結(jié)合，相比生物質(zhì)纖維、生物質(zhì)灰的物理結(jié)合，生物質(zhì)油的結(jié)合更為復(fù)雜，可能涉及性質(zhì)的變化。

2 生物質(zhì)改性劑改性效應(yīng)研究

2.1 生物質(zhì)油改性瀝青改性效應(yīng)

目前，國(guó)內(nèi)外研究人員已經(jīng)對(duì)高溫裂解得到的生物質(zhì)油改性劑對(duì)瀝青性能的影響有所研究。熱裂解產(chǎn)生的生物質(zhì)油與瀝青在元素組成上的相似使得生物質(zhì)油與瀝青在制備過(guò)程中能夠充分相容，可用于評(píng)估對(duì)生物質(zhì)油改性瀝青性能的潛在影響。Gao等[78]通過(guò)木屑制備生物瀝青的試驗(yàn)表明了生物瀝青的高溫性能隨溫度的升高而降低，且老化瀝青比基質(zhì)瀝青具有更高的抗車(chē)轍性能，但是并未指出是何原因，而Yang等[79-80]的研究認(rèn)為生物質(zhì)油中的部分輕組分化合物是導(dǎo)致其高溫性能和抗老化性能衰弱的主要原因。Zhang等[81-82]在制備鋸末生物質(zhì)油時(shí)首先加入蒸餾水，排除浮于上層的化合物/蒸餾水混合物以減少對(duì)結(jié)果的影響，通過(guò)傅立葉變換紅外吸收光譜峰值的消失證明經(jīng)蒸餾水處理后，原本含量較少的化合物被去除(見(jiàn)圖6)，并以RTFO試驗(yàn)結(jié)果表明，生物質(zhì)油可以提高瀝青的高溫性能、抗老化性能。

圖6 原生物油和處理后生物油的紅外光譜[81]Fig.6 Infrared spectra of original bio-oil and bio-oil after treatment[81]

未經(jīng)過(guò)處理的廢棄食用油中含有多種富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，隨意傾倒在下水道會(huì)使得水體富營(yíng)養(yǎng)化，造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)水生生物也會(huì)因?yàn)楣┭鯁?wèn)題而受影響[83]，因此回收利用食用油可以貫徹可持續(xù)發(fā)展的觀(guān)念。Sun等[84-85]對(duì)廢棄食用油的研究表明生物質(zhì)油可以提高瀝青的高溫抗車(chē)轍性及低溫抗裂性，并且還有研究[86]表明在食用油中加入其他改性劑(如羥基磷灰石(HAP)等)后的性能與SBS Modified Asphalt(SBS-MA)相似，甚至更優(yōu)。

木質(zhì)素是一種復(fù)雜的不溶于水的芳香族聚合物，主要用于造紙行業(yè)，然而只有2%的廢棄木質(zhì)素回收用于生物制品[87]，其較差的降解性導(dǎo)致其難以推廣。盡管如此，木質(zhì)素依然有其應(yīng)用的潛能，Batista等[88]用木質(zhì)素對(duì)瀝青進(jìn)行改性，結(jié)果表明木質(zhì)素能夠提高瀝青黏結(jié)劑的黏度、耐老化性能、熱穩(wěn)定性、抗變形能力、蠕變剛度值。Arafat等[89]的結(jié)果也證明了木質(zhì)素能夠提高瀝青相應(yīng)的高溫性能等級(jí)，同時(shí)還能提高長(zhǎng)期老化指標(biāo)。Norgbey等[90]也以玉米芯副產(chǎn)物木質(zhì)素為原料制備生物質(zhì)油，采用瀝青流變性質(zhì)測(cè)定法(DSR法)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明木質(zhì)素能夠提高抗車(chē)轍性，且木質(zhì)素顯著提高了黏結(jié)劑的黏度。

我國(guó)秸稈資源豐富，年產(chǎn)量近8億噸，主要用于造紙、飼料、農(nóng)村能源等，但直至2022年秸稈資源的利用率為87.6%，農(nóng)村地區(qū)對(duì)于剩余的秸稈大多以焚燒的方式處理[91]。秸稈的燃燒造成了生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題，國(guó)家為此推出了許多應(yīng)對(duì)措施，旨在提高能源使用效率并有效保護(hù)環(huán)境。為了能充分利用秸稈廢料，有研究人員將秸稈與瀝青相結(jié)合進(jìn)行改性，Hajikarimi等[70]以玉米秸稈為研究對(duì)象，通過(guò)模型與試驗(yàn)對(duì)比得出兩者結(jié)果比較相符，進(jìn)而得出生物瀝青的力學(xué)行為影響因素主要是改性劑的結(jié)論。Kabir[92]則是將玉米秸稈制備成秸稈油(CS)，同時(shí)將橡膠顆粒與生物質(zhì)油混合，通過(guò)TLC-FID、FTIR等試驗(yàn)表明了生物分子成功附著在橡膠表面，且回收率大大提高，除了芒刺油處理的瀝青外其他瀝青黏結(jié)劑表現(xiàn)性能都較好，且生物質(zhì)油的化學(xué)組分影響改性效果。

由于生物質(zhì)的來(lái)源以及制備工藝的多樣性，生物質(zhì)油對(duì)瀝青的改性效應(yīng)變得復(fù)雜?？偟膩?lái)說(shuō)，添加生物質(zhì)油對(duì)原有瀝青的性能有所改善，主要表現(xiàn)為瀝青的黏度升高以及軟化點(diǎn)增加，瀝青的高溫穩(wěn)定性提高，并且表現(xiàn)出一定程度的抗老化性能，但是其結(jié)果更多體現(xiàn)在夏季行車(chē)中對(duì)路面車(chē)轍現(xiàn)象的改善，在低溫下的表現(xiàn)并不明顯。

2.2 生物質(zhì)纖維改性瀝青改性效應(yīng)

岳紅波等[93]以抗車(chē)轍因子G*/sinδ來(lái)評(píng)價(jià)混合纖維改性瀝青的高溫性能，通過(guò)吸附瀝青來(lái)增大薄膜厚度，使瀝青的黏結(jié)性增加，而在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)模量高、強(qiáng)度大的聚酯纖維能夠在瀝青中搭接形成纖維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，提高瀝青的強(qiáng)度。陳華鑫等[94]對(duì)纖維瀝青流變的研究結(jié)果如表5所示，由表5分析可知，玻璃纖維瀝青的G*/sinδ最大，其次是木質(zhì)素纖維瀝青，而電鏡的結(jié)果顯示木質(zhì)素纖維表面疏松，比表面在所有纖維中最大，吸附瀝青的能力最好，對(duì)瀝青有較強(qiáng)的穩(wěn)定作用，并對(duì)混合料有著可預(yù)見(jiàn)的高溫穩(wěn)定性。Chen等[52]除了以抗車(chē)轍因子G*/sinδ為指標(biāo)外，還以蠕變剛度和m值來(lái)多方面評(píng)價(jià)玉米秸稈纖維改性瀝青的性能變化，結(jié)果表明，纖維在瀝青中分布均勻，可以有效改善瀝青的抗變形和彈性恢復(fù)性能，但是對(duì)瀝青的黏度改變不大。

表5 不同類(lèi)型生物瀝青DSR試驗(yàn)結(jié)果[94]Table5 DSR test results of different types of bio-asphalt[94]

Muniandy等[95]以棗樹(shù)和油棕為原料制備纖維混合物用于瀝青的改性，與對(duì)照組的比較表明摻加纖維能提高剪切模量，并且棗樹(shù)纖維能提高瀝青的性能等級(jí)，且棗樹(shù)纖維的表現(xiàn)比油棕纖維更好。張海偉等[96]則以抗剪強(qiáng)度為指標(biāo)，通過(guò)極差、方差分析各復(fù)合纖維含量對(duì)改性瀝青的影響，結(jié)果表明，復(fù)合纖維摻量為0.3%時(shí)改性瀝青的抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大。丁智勇等[97]在研究中設(shè)計(jì)了一種測(cè)量纖維瀝青低溫抗裂性的拉伸斷裂試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比不同長(zhǎng)度的纖維得出摻加長(zhǎng)度為9 mm的纖維瀝青橋聯(lián)應(yīng)力最大，當(dāng)溫度降低后纖維與瀝青的黏結(jié)作用有所降低。

與之前的生物質(zhì)油改性研究相比，盡管生物質(zhì)纖維在瀝青中的研究較少，更多是對(duì)混凝土、混合料性能的改善[98-99]，但是以纖維作為改性劑可以提高瀝青的軟化點(diǎn)和針入度等性能，同時(shí)提升瀝青的高溫穩(wěn)定性。由于纖維的纖細(xì)結(jié)構(gòu)和表面的不平整性，在與瀝青高速混合時(shí)能夠充分吸附，對(duì)瀝青的穩(wěn)固作用較好，采用纖維改性瀝青還能防止道路瀝青的滴漏和泛油[100]。

2.3 生物質(zhì)灰改性瀝青改性效應(yīng)

人類(lèi)從幾千年前就開(kāi)始種植水稻，到目前已經(jīng)是世界上產(chǎn)量最大的糧食之一，每年稻殼的產(chǎn)量就有1.49億噸，而燃燒后的稻殼灰也有3 700萬(wàn)噸[101]。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢料大戶(hù)，對(duì)稻殼灰的回收利用顯得尤為重要。目前，研究人員已將稻殼灰應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了許多特性，在道路行業(yè)中，Arabani等[58]就在其研究中發(fā)現(xiàn)稻殼灰含量越高，瀝青的針入度越低，瀝青越硬，但是也引起了軟化點(diǎn)的增加。這使得瀝青不易發(fā)生永久變形，并且能夠提高材料的高溫性能，但需要控制稻殼灰的用量。Xue等[60]的結(jié)論與其相似，當(dāng)?shù)練せ液吭?0%內(nèi)對(duì)瀝青的高溫性能有所改善，這可能是由于生物質(zhì)灰中非晶態(tài)的SiO2與瀝青的反應(yīng)劇烈，使得稻殼灰在瀝青中均勻分布，在生物質(zhì)灰的物理改性下形成有效的填充結(jié)構(gòu)，但是瀝青的貯藏穩(wěn)定性有所下降。

生物質(zhì)灰大多是通過(guò)植物基產(chǎn)生，來(lái)源于動(dòng)物基的研究目前較少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生廢棄蛋殼400萬(wàn)噸，由于廚余垃圾易腐爛，容易影響人類(lèi)的日常生活，因此可以將廢棄蛋殼進(jìn)行再處理，用作各行業(yè)的替代品。Razzaq等[102]即用蛋殼粉摻入瀝青中進(jìn)行性能改善，結(jié)果表明蛋殼粉會(huì)降低瀝青針入度，但是能增加黏度，蛋殼改性后的瀝青在較低的溫度下增加了撓性，并在高溫下增加了硬度。國(guó)內(nèi)餐廳每年都會(huì)消耗一定量龍蝦，蝦殼的占比較大，需要像農(nóng)業(yè)廢棄物一樣回收利用蝦殼。此前有較多將貝殼回收替代混凝土骨料的應(yīng)用[103-104]，但是在瀝青中的改性較少。LYU等[105]對(duì)此展開(kāi)相關(guān)研究，結(jié)果表明，瀝青的針入度隨蝦殼灰的添加而降低，通過(guò)流變?cè)囼?yàn)表明瀝青抗變形能力提高，同時(shí)MSCR試驗(yàn)結(jié)果表明了蝦殼灰能在一定程度上改善瀝青的抗車(chē)轍性。

生物質(zhì)灰與瀝青的結(jié)合與生物質(zhì)纖維相似，并未對(duì)瀝青的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生影響，但是與生物質(zhì)油相比對(duì)瀝青性能的改善相差不大，主要是對(duì)高溫抗車(chē)轍性能的改善，對(duì)低溫抗裂性的改善不明顯，且老化試驗(yàn)表明生物質(zhì)改性劑對(duì)瀝青的抗老化效應(yīng)也有提高，但是需要控制生物質(zhì)改性劑的含量避免性能出現(xiàn)反復(fù)。

3 生物質(zhì)改性劑與現(xiàn)常用改性劑復(fù)合改性效果研究現(xiàn)狀

綜上，盡管生物瀝青在化學(xué)成分、物理特性及流變性能上均與石油瀝青存在較大的相似性，但由于來(lái)源的不同及生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，而且生物瀝青常含有較多的輕組分及一定量的可溶性物質(zhì)，同時(shí)其溫度敏感性較高、抗老化性能較差，將生物瀝青摻加到石油瀝青當(dāng)中會(huì)對(duì)后者的性能產(chǎn)生不利影響，從而導(dǎo)致其路用性能偏弱而難以滿(mǎn)足公路工程使用瀝青的技術(shù)要求，因此有必要對(duì)生物瀝青進(jìn)行改性以改善其路用性能，提升生物瀝青在公路工程建設(shè)中的適用性。

隨著瀝青改性技術(shù)的不斷發(fā)展，苯乙烯?丁二烯?苯乙烯嵌段共聚物(SBS)及橡膠粉等作為瀝青改性劑的典型代表，已被廣泛應(yīng)用于瀝青改性并在高級(jí)瀝青路面建設(shè)中取得良好效果。此外，為更好提高改性瀝青的路用性能，應(yīng)對(duì)極端氣候條件，研究人員利用SBS/橡膠粉復(fù)合改性瀝青，結(jié)果表明復(fù)合改性瀝青的性能提升效果顯著，同時(shí)此技術(shù)在實(shí)際工程中使用廣泛[106-108]。因此，若將SBS或橡膠粉等改性劑與生物質(zhì)改性劑用于石油瀝青的復(fù)合改性，不僅可以有效彌補(bǔ)生物瀝青的原有缺陷，生物瀝青中的輕組分也能有效增容聚合物改性劑以提高復(fù)合改性效果，在改善生物瀝青路用性能的同時(shí)又能降低工程造價(jià)，大幅提高可再生廢舊材料在公路工程建設(shè)中的利用比例，在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，也能滿(mǎn)足中國(guó)當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的需求。

3.1 生物質(zhì)改性劑與橡膠粉復(fù)合改性效果

研究表明[109]，橡膠既有高彈性，又有高黏性，以橡膠粉作為改性劑的瀝青具有高黏、高彈、溫度敏感性低的特性，廢輪胎膠粉可以有效提高瀝青混合料的高低溫路用性能和延長(zhǎng)使用壽命?；诖耍珼ong等[110-112]利用廢棄輪胎橡膠與廢棄食用油共同熱解，分析廢棄食用油與橡膠粉相結(jié)合在瀝青中的可行性，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)廢舊胎在熱解時(shí)主鏈斷裂，產(chǎn)生的大量小分子物質(zhì)提高了復(fù)合改性劑活性的同時(shí)還有助于在瀝青中的分散，并且結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性較高。Rahman等[113]則在此基礎(chǔ)上添加了棕櫚油燃料灰，將廢棄食用油、輪胎膠粉和棕櫚油燃料灰三者混合摻入基質(zhì)瀝青中，結(jié)果表明混合后的改性瀝青在穩(wěn)定性、流動(dòng)性和抗車(chē)轍性方面與基質(zhì)瀝青產(chǎn)生相同或更好的性能。Lei等[114]將生物質(zhì)油與橡膠粉相結(jié)合研究復(fù)合改性劑對(duì)瀝青高溫性能的影響，結(jié)果表明復(fù)合改性劑提高了瀝青的高溫性能，同時(shí)提高了瀝青的彈性性能。此外Kabir等[92]和Yi等[115]分別對(duì)廢胎膠粉/生物質(zhì)油進(jìn)行微波和脫硫處理，結(jié)果表明，由于廢胎膠粉的輕組分吸收行為使得瀝青的抗老化性能有所提高，并且處理后生物質(zhì)油與橡膠存在物化作用，使得生物質(zhì)油接枝在橡膠表面形成新結(jié)構(gòu)。另外，包建業(yè)等[116]通過(guò)研究生物改性橡膠瀝青的流變性能發(fā)現(xiàn)，生物改性橡膠瀝青的和易性得到顯著的改善，同時(shí)隨著生物瀝青的摻量增大，生物改性橡膠瀝青的低溫性能逐漸提升。

綜上，由于橡膠本身的特性，橡膠在高溫下與瀝青結(jié)合后發(fā)生了溶脹，分散在瀝青中形成貫通結(jié)構(gòu)[117]，從而改善了瀝青的各項(xiàng)性能。加入了橡膠粉之后的生物瀝青在抗車(chē)轍、疲勞性能以及儲(chǔ)存穩(wěn)定性方面表現(xiàn)優(yōu)異，廢膠粉顆粒大小還能防止瀝青中銀紋的生長(zhǎng)，延緩產(chǎn)生破壞裂紋，改善瀝青的低溫延展性[118]。但是膠粉與瀝青的改性過(guò)程仍然較為復(fù)雜，再加上成分復(fù)雜的生物質(zhì)以及起到促進(jìn)作用的外加劑等，各反應(yīng)物之間的作用機(jī)理研究進(jìn)展緩慢，因此還需要作深入研究以確定反應(yīng)機(jī)理和效應(yīng)。

3.2 生物質(zhì)改性劑與SBS復(fù)合改性效果

基質(zhì)瀝青加入苯乙烯?丁二烯?苯乙烯嵌段共聚物(SBS)得到的改性瀝青具有較好的高低溫性能，并被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中?；诖?，一些研究者將生物質(zhì)改性劑與SBS改性劑混合制備復(fù)合改性劑，并研究其對(duì)基質(zhì)瀝青的改性效果。葛正浩等[119]通過(guò)制備SBS改性生物瀝青并研究其高溫流變特性發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)重油摻量不大于10%時(shí)，隨著生物質(zhì)重油摻量的增加，生物瀝青的高溫性能有所降低，黏度有所提高；摻量大于10%時(shí)，老化作用使得其高溫性能增加。Li等[71]在海藻改性瀝青中添加SBS后再加入苯乙烯?氧化石墨烯(PS-GO)制備多種改性瀝青，加入的PS-GO在結(jié)構(gòu)中充當(dāng)彈簧的作用(見(jiàn)圖7)，與SBS一起膨脹。而Zhang等[68]在對(duì)生物質(zhì)油?SBS改性的研究中發(fā)現(xiàn)SBS和生物質(zhì)油的加入對(duì)黏度起相反作用，類(lèi)似的結(jié)果還表現(xiàn)在對(duì)瀝青的壓實(shí)溫度，但是抗車(chē)轍性能隨生物質(zhì)油含量的增加而提高。

圖7 PS-GO-SBS結(jié)構(gòu)圖[71]Fig.7 PS-GO enters the SBS network structure[71]

與橡膠粉在瀝青中的溶脹不同，當(dāng)SBS單獨(dú)改性瀝青時(shí)，在剪切的作用下，SBS顆粒均勻分散在瀝青體系中，其分子嵌段部分發(fā)生交聯(lián)形成彈性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)韌性有所提高[119]。此外，生物質(zhì)材料的預(yù)處理對(duì)復(fù)合改性效果同樣有影響，經(jīng)過(guò)堿性環(huán)境的浸泡，生物質(zhì)粉中殘留的纖維素和多孔結(jié)構(gòu)能提高其與其他物質(zhì)的相容性，并對(duì)材料的拉伸強(qiáng)度有所改善[120]。因此在今后的研究中可以考慮對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，使其產(chǎn)生有利的結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而改善瀝青的性能指標(biāo)。

3.3 生物質(zhì)改性劑與其他改性劑復(fù)合改性效果

除了以上的復(fù)合改性外，研究者還以其他改性劑與生物質(zhì)改性劑進(jìn)行復(fù)合改性瀝青，Chen等[121]以苯乙烯?嵌段?丙烯?環(huán)氧/大豆油為改性劑對(duì)瀝青結(jié)合料進(jìn)行改性，結(jié)果表明改性后瀝青黏結(jié)劑的抗車(chē)轍性有所提高，能夠拓寬瀝青黏結(jié)劑的工作溫度。Onochie等[122]采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀對(duì)添加納米黏土和納米二氧化硅的生物瀝青的復(fù)數(shù)模量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)納米黏土的加入可以提高生物瀝青的高溫性能。Elham等[123-124]采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀和布氏旋轉(zhuǎn)黏度儀對(duì)添加1.5%多聚磷酸的生物瀝青的高溫性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明多聚磷酸的加入可以提高生物瀝青的高溫性能。Sani等[125]研究添加熱偶聯(lián)劑對(duì)天然橡膠乳膠的改性，得出添加了偶聯(lián)劑之后的改性效果更佳。

Setyawan[126]還嘗試將樹(shù)脂、粉煤灰、廢食用油和乳膠多種改性劑結(jié)合，但是改性效果并不明顯。在之前的瀝青研究中，使用的多是有機(jī)或無(wú)機(jī)改性劑，目的是為了改善瀝青的性能，而納米顆粒的加入提供了一種新的認(rèn)識(shí)。由于納米顆粒尺寸較小，極易滲透并連接瀝青與生物質(zhì)分子，形成穩(wěn)定的復(fù)合改性結(jié)構(gòu)。

4 研究現(xiàn)狀評(píng)述與分析

由于制備工藝存在差異，制備得到的生物質(zhì)油、生物質(zhì)纖維和生物質(zhì)灰的結(jié)構(gòu)和組成會(huì)有顯著的差異。生物質(zhì)油作為應(yīng)用于瀝青中最多的生物質(zhì)改性劑，其熱解制備工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，研究人員設(shè)計(jì)了種類(lèi)繁多的反應(yīng)器，隨著技術(shù)的進(jìn)步，研發(fā)的反應(yīng)器能夠以較高的效率生產(chǎn)生物質(zhì)油，但是反應(yīng)器的持續(xù)高溫工作，需要消耗大量的能源，并且生物質(zhì)油存在著含水率偏高以及產(chǎn)率不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。生物質(zhì)纖維的干濕制備法優(yōu)缺點(diǎn)各有不同，濕法制備時(shí)溶劑中的水分浸入內(nèi)部削弱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，容易形成纖維，同時(shí)表面的凹槽對(duì)吸附瀝青有利，但是濕法制備需要配制相應(yīng)溶劑，制備工藝相對(duì)復(fù)雜，維護(hù)成本較高，制備的纖維需要及時(shí)使用否則會(huì)出現(xiàn)分離現(xiàn)象；干法制備操作相對(duì)簡(jiǎn)單，與瀝青的結(jié)合程度快，分散較為均勻，但是纖維產(chǎn)量比濕法制備要低。生物質(zhì)灰的顆粒物大小不均，對(duì)儀器有一定的損傷，對(duì)溫度的依賴(lài)程度也較高，因此試驗(yàn)過(guò)程中需要嚴(yán)格控制儀器的溫度，生物質(zhì)灰的松散結(jié)構(gòu)有利于與瀝青的攪拌結(jié)合。從目前的研究狀況來(lái)看，生物瀝青的改性效應(yīng)主要是針對(duì)高溫穩(wěn)定性以及混合料的高溫抗車(chē)轍性，但是生物質(zhì)改性劑的含氧成分會(huì)影響高溫下的老化程度。現(xiàn)階段復(fù)合改性中生物質(zhì)改性劑與現(xiàn)常用改性劑之間的反應(yīng)機(jī)理研究仍然較少，對(duì)基質(zhì)瀝青的改性研究和評(píng)價(jià)方法還需進(jìn)一步探究。

生物質(zhì)來(lái)源廣泛，具有可再生、綠色環(huán)保等多種優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)是必不可少的能源。因此國(guó)內(nèi)研究人員應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到生物質(zhì)材料的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诂F(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上充分借鑒國(guó)外研究方法，完善生物質(zhì)改性材料制備工藝，深入研究生物質(zhì)與瀝青之間的改性機(jī)理，及時(shí)制定生物瀝青相關(guān)規(guī)范，是未來(lái)發(fā)展生物瀝青的重點(diǎn)。