[发明专利]一种基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青及其制备方法

说明书

本发明目的在于提供一种基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青的制备方法，制得的基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青能同时满足高、中、低温性能要求并能应用于沥青路面工程中，属于沥青技术领域，首先将三种不同粒径煤液化残渣按照不同级配配比均匀混合，之后在高温条件下对其进行加热；接着将基质沥青加热，并掺入制得的煤液化残渣，利用高速剪切机进行均匀剪切搅拌，最终制得一种基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青。与未考虑粒径影响的煤液化残渣改性沥青相比，本发明的基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青在不添加其他改性剂与增塑剂的条件下，其高、中、低温性能均有提高。

技术领域

本发明属于沥青技术领域，具体涉及一种基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青及其制备方法。

背景技术

近年来，由于交通量激增、车辆荷载吨位加大以及渠化交通的运行，加之环境条件的复杂变化，对沥青路面材料的要求越来越高，基质沥青已难以满足现有道路的使用。改性沥青路面以其良好的抗永久变形能力和分散应力作用特性开始广泛应用，其有效增强了路面的抗病害能力，提高了沥青路面的使用性能。

煤液化残渣是煤直接液化技术中不可避免产生的一种副产物，在煤直接液化工艺中通过减压蒸馏法最终得到的残留物即煤液化残渣（DCLR），DCLR中存在着约30%的重质油、25%的沥青烯类物质和其他未完全反应的杂质，是一种高灰、高炭、高硫，发热量较高、黏结性和膨胀性较强的物质。研究发现，煤液化残渣与特立尼达湖沥青（TLA）在物性和组成上有诸多相似之处，用DCLR对基质沥青进行改性可达到与 TLA 类似的改性效果，有望作为TLA的替代品。当两者改性后的沥青性能相近时，DCLR的用量明显低于 TLA，可见煤液化残渣改性沥青的经济性。季节等人将煤液化残渣作为改性剂掺入基质沥青中，发现随着煤液化残渣掺量的增加，沥青的高温抗车辙性能会得到明显提升。因此若能将煤液化残渣应用于路面工程中，不仅可以解决煤液化残渣的去处和直接堆放造成的环境问题，而且可以丰富道路沥青改性剂的种类，提高道路工程的经济性。

虽然已有研究表明随着煤液化残渣的掺入，沥青的高温性能得到了改善，但其低温抗开裂和中温抗疲劳的性能却未得到提升，这是煤液化残渣作为改性剂应用的瓶颈所在。目前的研究是将煤液化残渣改性沥青中掺入改善低温性能的改性剂，如丁苯胶乳（SBR胶乳）；增塑剂，如马来酸二辛酯（DOM）；增溶剂，如硅烷偶联剂等。这样复合改性后的沥青低温性能虽然改善，但成本随之增加，制备工艺也较为复杂，不利于煤液化残渣污染物的充分回收与利用。

目前研究中所采用的煤液化残渣大多是煤直接液化技术的副产品，即粒径为2mm及以下的煤液化残渣，颗粒相对较为粗大，粒径分布不均匀，而煤液化残渣粒径的大小恰恰会影响改性后沥青的性能，但现有研究中很少提及不同粒径煤液化残渣对沥青改性性能的影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青的制备方法，制得的基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青能同时满足高、中、低温性能要求并能应用于沥青路面工程中。

本发明采用如下技术方案：

一种基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青，包括如下重量份数的组分：基质沥青100份，煤液化残渣8-14份；

其中，煤液化残渣包括如下重量份数的组分：200目-300目的小粒径煤液化残渣4份、100目-200目的中粒径煤液化残渣2份、60目-100目的大粒径煤液化残渣2份。

一种基于粒径级配的煤液化残渣改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

第一步，制备不同粒径的煤液化残渣：将煤液化残渣粉碎磨细后，进行粗筛，筛去粒径大于60目的煤液化残渣，用粒径大于2mm的大孔型树脂，采用比重计法，对过筛后的煤液化残渣进行分散处理，得到悬液，每隔2h，对悬液进行过筛，分别得到大粒径、中粒径、小粒径的煤液化残渣；