微纳米级蛋壳粉改性沥青的物理流变性能研究及其在绿色道路工程中的应用

本研究针对沥青不可再生资源短缺和环境污染问题，创新性地采用废弃蛋壳粉（ESP/NESP）作为沥青改性剂。通过系统测试不同掺量（0-9 wt%）下沥青的针入度、软化点、粘度等指标，发现纳米级蛋壳粉（NESP）可显著提升沥青高温稳定性（G*/sinδ提高34.24%）、储存稳定性（温差<0.85°C）和抗老化性能（质量损失降低46%），为生物废弃物资源化利用和绿色道路建设提供了新思路。

　　

随着全球道路建设需求激增，沥青作为不可再生资源面临价格飙升（涨幅达30%）和供应压力。每年约1000万吨废弃蛋壳被列为第15大污染源，其分解产生的NH₃和H₂S严重危害环境。传统微米级蛋壳粉（ESP）改性沥青存在相容性差、储存稳定性不足等问题。马来西亚研究团队在《Green Technologies and Sustainability》发表研究，首次将纳米蛋壳粉（NESP）应用于沥青改性，通过对比微米（45 μm）与纳米级（74 nm）蛋壳粉的性能差异，为生物废弃物高值化利用提供新方案。

研究采用动态光散射（DLS）表征NESP粒径，通过FTIR、XRD、EDX确认其主要成分为CaCO₃。采用高剪切混合（3500 rpm/45 min/160°C）制备改性沥青，系统测试了针入度、软化点、粘度、延度等物理指标，以及动态剪切流变仪（DSR）、薄膜烘箱老化（RTFO）等流变性能。

【物理性能】NESP使沥青针入度降低16.64%（ESP仅14.5%），软化点提升至54.2°C（ESP为52.2°C）。135°C粘度增幅达38.7%，且纳米级改性沥青延度保留率比微米级高34.24%，显示更好的低温抗裂性。

【储存稳定性】NESP改性沥青上下层温差仅0.85°C，远低于ESP的2.5°C，突破传统生物改性剂易分层的技术瓶颈。

【抗老化性能】9% NESP使RTFO质量损失降至0.49%（对照组0.92%），其纳米级表面吸附轻质组分的能力显著延缓氧化。

【流变特性】DSR测试显示，76°C高温下NESP的G*/sinδ值比ESP高27.3%，纳米颗粒的界面强化作用使沥青抗车辙能力显著提升。

该研究证实9% NESP是最佳改性浓度，其纳米效应（高比表面积、均匀分散）解决了生物填料与沥青相容性难题。从工程角度看，NESP改性沥青可延长路面使用寿命并降低维护成本；环保层面，该技术每年可转化数百万吨蛋壳废弃物，减少石灰石开采。未来研究可探索更高掺量NESP的性能边界，并拓展其他生物废弃物的应用，推动道路工程向"负碳"目标迈进。