改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的方法，按照先后顺序包括以下步骤：测试煤直接液化残渣和基质沥青的性能；在基质沥青中加入最佳添加量的煤直接液化残渣，制备煤直接液化残渣改性沥青；在煤直接液化残渣改性沥青中加入不同添加量的改善其低温性能的改性剂，制备复合改性沥青；采用针入度分级评价体系评价复合改性沥青的性能，确定最佳改性剂和改性剂的最佳添加量；在煤直接液化残渣改性沥青中加入最佳添加量的改性剂，制备复合改性沥青；采用针入度分级评价体系评价改性剂对煤直接液化残渣改性沥青低温性能的改善效果。本发明专利技术的方法简单、实用，对提高煤直接液化残渣的附加值以及将其二次合理开发成沥青改性剂具有积极意义。

【技术实现步骤摘要】
改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的方法
本专利技术属于道路建筑材料制备
，涉及改善沥青低温性能的方法，尤其涉及一种改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的方法。
技术介绍
煤直接液化残渣(DirectCoalLiquefactionResidue，简称DCLR)是在煤直接液化工艺中不可避免地产生的占原料煤总量30％的主要副产物，它是一种高灰、高硫、高炭和高发热量的物质，由重质油、沥青烯、前沥青烯和四氢呋喃不溶物四个组分组成，其中重质油和沥青烯类物质占30-50％。自二十世纪七十年代初，人们就开始研究煤直接液化残渣作为改性剂对沥青性能的影响。王寨霞等人研究了煤直接液化残渣对道路石油沥青的改性作用，发现了经过煤直接液化残渣改性过的基质沥青可以满足针入度为50号沥青的标准，且随着煤直接液化残渣添加量的增加，改性沥青的软化点逐渐升高，针入度和延度呈逐渐降低的趋势。朱伟平等人用煤直接液化残渣作为沥青改性剂，研究了煤直接液化残渣的添加量、配混工艺和配混温度对沥青性能的影响。何亮对不同添加量的煤直接液化残渣的改性沥青的针入度、软化点和延度进行了测试，测试结果表明，其性能接近添加量为5％SBS的改性沥青，随着改性剂添加量的增加，改性沥青的粘度均呈上升趋势。张艳荣研究了改性温度、改性时间、煤直接液化残渣的添加量和添加方式等因素对改性沥青性能的影响，发现了当煤直接液化残渣的添加量为5％时，即可满足50号沥青的标准。本申请的专利技术人季节在其发表的文章《StudyonPropertiesoftheBlendswithDirectCoalLiquefactionResidueandAsphalt》中对煤直接液化残渣与沥青共混物的性能进行了研究，发现煤直接液化残渣对沥青的高温性能有很好的改善作用。在煤直接液化残渣的再利用方面，人们普遍认为可将其二次开发成沥青的改性剂、中间相沥青等。但是作为沥青改性剂，煤直接液化残渣使得沥青的低温性能急剧下降。目前对煤直接液化残渣的研究仍停留在其对沥青改性作用的研究上，未涉及改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的研究。因此，有必要开发一种全面改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的方法，以提高煤直接液化残渣的附加值。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的方法，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：测试煤直接液化残渣和基质沥青的各项性能；步骤二：在基质沥青中加入不同添加量的煤直接液化残渣，制备煤直接液化残渣改性沥青；步骤三：采用针入度分级评价体系和PG分级评价体系共同评价煤直接液化残渣改性沥青的性能，确定煤直接液化残渣的最佳添加量；步骤四：在基质沥青中加入最佳添加量的煤直接液化残渣，制备煤直接液化残渣改性沥青；步骤五：在煤直接液化残渣改性沥青中加入不同添加量的改善其低温性能的改性剂，制备复合改性沥青；步骤六：采用针入度分级评价体系评价复合改性沥青的性能，确定最佳改性剂和改性剂的最佳添加量；步骤七：在煤直接液化残渣改性沥青中加入最佳添加量的改性剂，制备复合改性沥青；步骤八：采用针入度分级评价体系评价改性剂对煤直接液化残渣改性沥青低温性能的改善效果。本专利技术选用煤直接液化残渣作为沥青改性剂，在基质沥青中加入最佳添加量的煤直接液化残渣，制备煤直接液化残渣改性沥青，然后在煤直接液化残渣改性沥青中加入最佳添加量的改善其低温性能的改性剂，制备复合改性沥青，以全面提高煤直接液化残渣改性沥青的低温性能。本专利技术的煤直接液化残渣复合改性沥青的性能优异、价格低廉，对提高煤直接液化残渣的附加值以及将其二次合理开发成沥青改性剂具有积极意义。针入度分级评价体系，是根据沥青针入度的大小确定沥青所适应的气候条件和载荷条件。针入度分级评价体系的主要指标有针入度、延度、软化点等，辅助安全性能指标有闪点，辅助抗老化性能指标有质量损失、残留针入度比、残留延度等。其中，沥青的技术指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中有关的技术规定。PG分级评价体系，是根据沥青的路用性能进行分级，直接采用设计使用温度表示适用范围，利用DSR试验和BBR试验确定沥青的性能。DSR试验，即动态剪切流变试验，用于测定沥青的粘弹性。沥青作为粘弹性材料，它同时具有弹性材料的特性和粘性材料的特性，这两种特性之间的关系被用来评价胶结料的抗永久变形能力和抗疲劳开裂能力。为了抗车辙，胶结料需要坚硬和有弹性；为了抗疲劳开裂，胶结料需要柔软和有粘性。沥青的弹性与粘性之间的平衡是非常重要的。BBR试验，即弯曲梁流变试验，用于测定沥青小梁试件在低温蠕变载荷作用下的劲度。优选的是，所述步骤二中，在基质沥青中加入煤直接液化残渣的添加量为5.0-20％。在5.0-20％范围内，选取几个添加量，比如5％、8％、10％、12％、15％、20％等的煤直接液化残渣分别加入到基质沥青中，混合均匀，制备几种煤直接液化残渣改性沥青，测试上述煤直接液化残渣改性沥青的技术指标，保证其技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中有关沥青的技术规定，综合各项指标，确定煤直接液化残渣的最佳添加量。煤直接液化残渣加入到基质沥青之前，需要在细磨机中进行加工处理，形成粉末状的煤直接液化残渣，加工处理后，其直径不大于2mm，并且煤直接液化残渣的灰分含量不大于10％。煤直接液化残渣经过细磨后，直径小于等于2mm，与基质沥青混合后，能够确保混合均匀，不会形成孔隙，否则影响煤直接液化残渣改性沥青的性能。灰分是煤在一定温度下完全燃烧后的残留物，是一种无用且有害的物质，因此需要严格控制灰分的含量。如果灰分超过10％，则灰分吸收大量的热量，影响煤直接液化残渣改性沥青的制备工艺，进而影响所制备的改性沥青的质量和性能，同时也提高能耗和成本。在上述任一方案中优选的是，所述步骤三中，确定煤直接液化残渣的最佳添加量为5.0％。本专利技术经过大量试验证明，随着煤直接液化残渣添加量的增加，煤直接液化残渣改性沥青的PG高温等级不断增加，PG低温等级逐渐降低。与基质沥青相比，当煤直接液化残渣的添加量为5.0％时，煤直接液化残渣改性沥青的PG高温等级提高了一个等级，PG低温等级降低了一个等级；当煤直接液化残渣的添加量大于5.0％时，与基质沥青相比，煤直接液化残渣改性沥青的PG低温等级降低了两个等级，PG高温等级提高了两个等级。综合各项指标，确定煤直接液化残渣的最佳添加量为5.0％。在上述任一方案中优选的是，所述步骤五中，改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶、橡胶粉中的任一种或者几种。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，简称SBS，具有良好的拉伸强度和弹性。丁苯橡胶，简称SBR，具有良好的耐磨性、耐热性和耐老化性。橡胶粉，具有良好的弹塑性。在上述任一方案中优选的是，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的添加量为1.0-5.0％。在上述任一方案中优选的是，所述丁苯橡胶的添加量为1.0-5.0％。在上述任一方案中优选的是，所述橡胶粉的添加量为10-20％。在1.0-5.0％的范围内，任意选取SBS的添加量，比如1.0％、2.0％、3.0％、4.0％、5.0％等，在1.0-5.0％的范围内，任意选取SBR的添加量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的方法，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：测试煤直接液化残渣和基质沥青的各项性能；步骤二：在基质沥青中加入不同添加量的煤直接液化残渣，制备煤直接液化残渣改性沥青；步骤三：采用针入度分级评价体系和PG分级评价体系共同评价煤直接液化残渣改性沥青的性能，确定煤直接液化残渣的最佳添加量；步骤四：在基质沥青中加入最佳添加量的煤直接液化残渣，制备煤直接液化残渣改性沥青；步骤五：在煤直接液化残渣改性沥青中加入不同添加量的改善其低温性能的改性剂，制备复合改性沥青；步骤六：采用针入度分级评价体系评价复合改性沥青的性能，确定最佳改性剂和改性剂的最佳添加量；步骤七：在煤直接液化残渣改性沥青中加入最佳添加量的改性剂，制备复合改性沥青；步骤八：采用针入度分级评价体系评价改性剂对煤直接液化残渣改性沥青低温性能的改善效果。

【技术特征摘要】
1.一种改善煤直接液化残渣改性沥青低温性能的方法，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：测试煤直接液化残渣和基质沥青的各项性能；步骤二：在基质沥青中加入不同添加量的煤直接液化残渣，制备煤直接液化残渣改性沥青；步骤三：采用针入度分级评价体系和PG分级评价体系共同评价煤直接液化残渣改性沥青的性能，确定煤直接液化残渣的最佳添加量；步骤四：在基质沥青中加入最佳添加量的煤直接液化残渣，制备煤直接液化残渣改性沥青；步骤五：在煤直接液化残渣改性沥青中加入不同添加量的改善其低温性能的改性剂，制备复合改性沥青；步骤六：采用针入度分级评价体系评价复合改性沥青的性能，确定最佳改性剂和改性剂的最佳添加量；步骤七：在煤直接液化残渣改性沥青中加入最佳添加量的改性剂，制备复合改性沥青；步骤八：采用针入度分级评价体系评价改性剂对煤直接液化残渣改性沥青低温性能的改善效果；所述步骤一中，煤直接液化残渣的灰分含量不大于10%，直径不大于2mm；所述步骤三中，确定煤直接液化残渣的最佳添加量为5.0%；所述步骤四中，基质沥青的加热温度为110-130℃，煤直接液化残渣的加热温度为160-180℃；基质沥青...

【专利技术属性】
技术研发人员：季节，石越峰，索智，李鹏飞，徐世法，许鹰，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京;11