岳峰 王秉興 王大偉 路凱冀 王曉軍

（1.河北承德市圍場(chǎng)縣交通運(yùn)輸局冀通公司，河北 承德 068450；2.河北承德市圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣交通運(yùn)輸局工程隊(duì)，河北 承德 068450；3.中路高科（北京）公路技術(shù)有限公司，北京 100000）

中國(guó)是一個(gè)煤和天然氣資源豐富而石油資源匱乏的國(guó)家，目前探明的煤炭?jī)?chǔ)量約為13983億噸，居世界第二位，但石油資源相對(duì)稀少。為緩解我國(guó)石油資源的短缺，煤制油已成為一種重要能源趨勢(shì)。我國(guó)的液體燃料需求基本可以通過(guò)煤液化滿足。煤液化按加工方法可分為直接液化和間接液化，其中煤直接液化石油轉(zhuǎn)化率高、成本低。因此，其迅速成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。

與汽油、柴油等液體燃料不同，在煤炭直接液化過(guò)程中，產(chǎn)生的主要副產(chǎn)品是液化殘?jiān)荚厦嚎偭康?0%。事實(shí)上，煤直接液化殘?jiān)―CLR）中含有30%～50%的重油和黏結(jié)劑烯。這與特立尼達(dá)湖黏結(jié)劑（TLA，一種改善黏結(jié)性能的天然改性劑）成分和一些物理性能相似。在非聚合物添加劑中，TLA具有良好的改性性能，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。中國(guó)許多重要項(xiàng)目也使用TLA，例如北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)跑道和成渝高速公路等。隨著中國(guó)高速公路建設(shè)和普通公路改善，對(duì)TLA的需求也在增加。然而，由于TLA來(lái)源有限且進(jìn)口價(jià)格高，TLA的應(yīng)用也相應(yīng)受到了限制。

由于DCLR是一種與TLA性質(zhì)最相似的物質(zhì)。因此，本研究將DCLR作為瀝青改性劑來(lái)取代TLA，用于改善黏瀝青材料性能的新型改性劑。這具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。一方面，DCLR作為改性劑，可以顯著改善瀝青材料性能，降低改性瀝青價(jià)格（DCLR價(jià)格僅相當(dāng)于TLA的四分之一），促進(jìn)我國(guó)瀝青工業(yè)的發(fā)展；另一方面，使用DCLR改性的瀝青對(duì)環(huán)境保護(hù)、合理利用有限資源、提高DCLR利用率具有積極意義。

一、原材料性能

本文使用的DCLR來(lái)自中國(guó)神華煤制油化工股份有限公司蒙古分公司生產(chǎn)的煤炭直接液化殘?jiān)??；|(zhì)瀝青采用70#基質(zhì)瀝青。

二、DCLR改性瀝青制備方法

本文中使用的是粉末狀DCLR，并使用兩種不同加工方法與基質(zhì)瀝青攪拌混合。

加工方法1：首先加熱基質(zhì)瀝青，然后直接向熔融基質(zhì)瀝青中添加不同比例DCLR粉末；為了確保DCLR與基質(zhì)瀝青充分混合，應(yīng)在160℃的溫度下，用剪切裝置低速剪切DCLR和基質(zhì)瀝青混合物約1h。

加工方法2：分別將基質(zhì)瀝青和DCLR加熱至熔融狀態(tài)，然后將熔融DCLR和基質(zhì)瀝青按一定比例混合。為了確保DCLR與基質(zhì)瀝青的充分混合，應(yīng)在160℃的溫度下，用剪切裝置低速剪切DCLR和基質(zhì)瀝青混合物約1h。

三、DCLR改性瀝青性能研究

本文繼續(xù)研究了兩種制備方法下所得到的DCLR改性瀝青的性能，其試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 DCLR改性瀝青性能研究

由表1可知，加工方法1和加工方法2所制備的DCLR改性瀝青性能有較大區(qū)別。這說(shuō)明采用不同的工法制備DCLR改性瀝青，其性能也有較大差別。方法2所制備的DCLR改性瀝青的針入度、軟化點(diǎn)和延度均高于方法1，其中方法2所制備的DCLR改性瀝青的軟化點(diǎn)比方法1軟化點(diǎn)高出了11.7℃，這說(shuō)明方法2所制備的DCLR改性瀝青的高溫穩(wěn)定性能較好；而方法2所制備的DCLR改性瀝青的10℃延度比方法1高了近一倍，說(shuō)明方法2所制備的DCLR改性瀝青的低溫延展性能較好。同時(shí)，對(duì)比老化后DCLR改性瀝青性能可知，其中最為明顯區(qū)別為采用方法2所制備的DCLR改性瀝青的質(zhì)量損失率比方法1降低了超過(guò)50%，這說(shuō)明采用方法2制備的DCLR改性瀝青在老化后仍有較高的彈性恢復(fù)能力。綜上所述，可以認(rèn)為采用方法2制備的DCLR改性瀝青的性能最佳。

四、DCLR改性瀝青混合料性能研究

本文以DCLR改性瀝青作為膠結(jié)料成型AC-13混合料。首先，設(shè)計(jì)DCLR改性瀝青混合料配合比；其次，確定其最佳油石比為5.4%；最后，通過(guò)車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的性能。DCLR改性瀝青混合料配合比如表2所示。

表2 DCLR改性瀝青混合料的配合比

（一）高溫穩(wěn)定性能

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011），通過(guò)車轍試驗(yàn)測(cè)試混合瀝青抗車轍性能。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 DCLR改性瀝青混合料車轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

DCLR改性瀝青混合料在2種改性瀝青制備方法下，抗車轍性能均達(dá)到規(guī)范要求。其中，采用方法2制備的DCLR改性瀝青混合料動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度比方法1提高了16.54%。

（二）低溫性能

本文對(duì)2種混合瀝青進(jìn)行了低溫彎曲試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

表4 DCLR改性瀝青混合料低溫性能試驗(yàn)結(jié)果

DCLR改性瀝青混合料在2種改性瀝青制備方法下的低溫性能均達(dá)到規(guī)范要求，并且2種混合料的低溫彎拉應(yīng)變大致相同，這說(shuō)明二者低溫性能較為接近。

（三）水穩(wěn)定性能

本文對(duì)兩種瀝青混合料進(jìn)行了凍融劈裂試驗(yàn)，其結(jié)果如表5所示。

表5 DCLR改性瀝青混合料水穩(wěn)定性能試驗(yàn)結(jié)果

兩種制備方法下的DCLR改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性能均符合規(guī)范要求，均超過(guò)85%。但是相比之下，采用方法1制備的DCLR改性瀝青混合料凍融殘留劈裂強(qiáng)度比接近于技術(shù)要求下限值，而采用方法2制備的DCLR改性瀝青混合料凍融殘留劈裂強(qiáng)度比遠(yuǎn)大于規(guī)范技術(shù)要求值，且比方法1凍融殘留劈裂強(qiáng)度比高出了約7.26%。這說(shuō)明采用方法2制備DCLR改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性能更好。

五、結(jié)語(yǔ)

DCLR與基質(zhì)瀝青混合生產(chǎn)制備工藝對(duì)DCLR改性瀝青和DCLR改性瀝青混合料影響較大。其中，采用熔融后的DCLR與基質(zhì)瀝青混合制備的改性瀝青比直投法性能更好，主要體現(xiàn)在三大指標(biāo)、黏度及老化后殘留物性能等方面。而兩種制備方法對(duì)DCLR改性瀝青混合料性能影響也較大，主要體現(xiàn)在高溫穩(wěn)定性能和水穩(wěn)定性能差異。因此，本文推薦采用熔融后的DCLR與基質(zhì)瀝青混合制備改性瀝青及混合料方法。