沥青路面建设及养护对于石油沥青的巨大使用需求和石油沥青不可再生的现状,严重制约了未来道路基础建设的可持续发展。近年来,生物质能源逐渐得到了国内外道路交通行业领域的广泛关注,农作物秸秆、木材树皮、餐饮废油以及家畜废物等经过处理得到的生物重质油在化学组分上和石油沥青非常接近,利用此生物重质油完全取代或代替部分石油沥青用于沥青路面的铺筑将很好的解决道路行业发展对于传统石油沥青的依赖性。在目前各种可再生的生物质能源中,餐饮废油(俗称“地沟油”)的循环再利用是最具有广泛性的,将从餐饮废油中提取的生物质重油作为改性剂,同时对餐饮废油生物沥青路用技术性能进行系统研究及功能提升,不仅将一定程度上解决餐饮废油的循环利用问题,也将有力促进我国道路交通行业由资源消耗型向环境友好型的转型发展。截至目前,“餐饮废油生物沥青”普遍在高温抗变形能力上远远差于石油沥青,因此,如何在材料功能上进行改善和提升是未来制约生物沥青应用范围和推广效果的瓶颈问题。每年所需的沥青大约有四分之一来自于进口,由于不可再生石油资源的逐渐枯竭,加之恐怖主义等地区战乱影响,沥青价格每吨大概是700到800美元,这将严重影响和妨碍我国沥青路面的建设养护等持续发展。此外,从环保等方面考虑,石油及沥青等会产生大量的粉尘和温室气体污染物,造成城市雾霾、环境污染,影响人体健康。因此,寻找和研发石油沥青的可持续替代材料已成为全世界道路领域的必然趋势。本文以餐饮废油生物沥青的路用功能提升为研究目标,系统探讨了有机化蒙脱土(OMMT)复合改性措施对餐饮废油生物沥青化学特性、黏弹特性、高中温损伤性能的影响,同时通过多重老化条件下复合改性生物沥青流变性能的统计学分析,建立了考虑“生物油”和“OMMT”双掺量影响的复合改性生物沥青流变性能预估模型,为今后推广餐饮废油在道路工程中的再生利用提供技术支撑。本文主要结论总结如下:(1)不同老化状态下,OMMT复合改性措施均能够有效抵减生物油对石油沥青动态模量带来的“软化”效果;且生物油掺量是影响复合改性生物沥青温度移位因子的决定性因素,生物油掺量越高,温度敏感性越强,而OMMT掺量对复合改性生物沥青的温度敏感性无明显影响。(2)交叉频率、G-R指标与车辙因子之间存在较强的相关性,而交叉频率、G-R指标与疲劳因子之间存在一定的相关性,仅可定性的描述和表征不同种类沥青的中温抗疲劳性能。(3)不同老化条件下,生物油的掺入均明显降低了石油沥青的高温蠕变损伤抵抗能力,从而增大了沥青的永久变形累积,而OMMT则可有效弥补生物沥青高温稳定性不足的问题,尤其当生物油与OMMT等掺量使用时,可保证复合改性生物沥青的高温性能与石油沥青基本保持一致水平。(4)OMMT对生物沥青的疲劳性能(裂纹抵抗能力和疲劳寿命)体现出了一定的负面作用。当生物油与OMMT等掺量使用时,虽可基本保证复合改性生物沥青达到或接近石油沥青的疲劳性能,但仍需注意长期老化所带来的不利影响。(5)OMMT的掺入使得沥青分子进入OMMT结构间隙形成了夹层结构,且复合改性生物沥青的微观层间距与其宏观黏弹性指标及损伤特性指标的变化体现出了很好的一致性。(6)基于所建立的不同复合改性生物沥青流变性能预测模型(线性回归模型、响应曲面模型、BP神经网络),不可恢复蠕变柔量技术指标的模型拟合精度均较高,且不同模型预测都体现出了很好的可靠性验证结果;而G-R指标的模型拟合效果和模型预测可靠性最差。(7)基于线性回归模型可对复合改性生物沥青的流变性能指标进行相对准确的拟合,但个别技术指标需注意老化所带来拟合精度下降的影响;但在模型可靠性验证中,沥青损伤特性指标的预测可靠性相对较高(R~2达到0.8左右),而黏弹性指标的预测可靠性普遍较差。(8)与线性回归预测模型相比,响应曲面模型的拟合精度明显提升,且不同老化状态下复合改性生物沥青各技术指标的拟合精度均较高;在模型可靠性验证中,损伤特性指标的预测精度依然较高(R~2达到0.85以上),而黏弹性指标的预测精度相对较低。(9)基于BP神经网络的复合改性生物沥青流变性能拟合精度随着老化程度的加深而逐渐降低,说明其具有明显的老化敏感性,但损伤特性指标在各老化状态下具有较好的拟合精度。