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神华低碳所研发超硬质沥青

2017-06-30 09:31:59 中国煤炭网   作者: 鄢丽娜  

在前不久召开的第二届交通运输研究大会(TRC)上,神华集团北京低碳清洁能源研究所(以下简称神华低碳所)介绍了用煤直接液化沥青生产的超硬质沥青及其性能。

由煤直接液化沥青制成,更硬、高温性能更好

北京建筑大学土木与交通工程学院教授季节参与了超硬质沥青的研发工作。据季节介绍,研发超硬质沥青的初衷,一方面是为了解决以往沥青路面车辙病害严重的问题,另一方面是为了用好煤直接液化沥青。车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式,会使路面性能降低,是导致路面损害最主要的原因之一。

据神华低碳所超硬质沥青项目组成员张胜振介绍,目前,沥青的来源主要有三种。一是石油经蒸馏后得到的石油沥青,经过硬质化处理后可以得到硬质沥青。二是自然界中存在的天然沥青,主要有湖沥青和岩沥青,直接开采即可获得。三是由煤经高温热裂解反应、蒸馏后获得的煤焦油沥青。

神华低碳所研发的超硬质沥青由煤直接液化沥青制成。虽然都是由煤而来,但其工艺流程与传统的煤焦油沥青不同。煤焦油沥青中含有的不饱和环烃茚、苊等有毒物质,制约了其使用,超硬质沥青的挥发物多为无毒的半饱和烃。

在煤直接液化过程中,煤加氢催化进行清洁化反应,经过蒸馏、精制,一部分制成石脑油、汽油、煤油、柴油等产品,另一部分得到直接液化沥青。直接液化沥青经过物理加工即可得到超硬质沥青。

为什么被称作超硬质沥青?张胜振表示,目前市面上常用的硬质沥青软化点一般在55℃以上,TLA湖沥青(一种沥青产品)的软化点在90℃以上,而超硬质沥青的软化点为180℃。在沥青软硬程度指标——针入度(单位为0.1毫米,数值越小表示越硬)方面,硬质沥青针入度小于25,TLA湖沥青针入度为0至5,而超硬质沥青则为近0。软化点和针入度两项指标意味着超硬质沥青比常规沥青更硬,有更好的高温性能。

“超硬质沥青对提高沥青混合料高温稳定性、减少路面车辙病害的作用明显。”江苏一诺路桥工程检测公司副总经理徐萌说。

综合各项优势,超硬质沥青可用于生产特种沥青改性剂、沥青混合料、抗车辙剂,也可用于其他对高温性能要求较高的领域。

更适合我国南方道路铺设

由于比较脆等原因,超硬质沥青比较适合制作改性剂,与石油沥青混合使用。在现有的工艺下,超硬质沥青与石油沥青不相容。“就像油和水一样,成分不同,不相容,在混合使用时会分层。”张胜振说。针对这个问题,神华低碳所研发了特定的相容剂和相容软化技术。试验结果表明,软化后,超硬质沥青能较好均匀地分散在石油沥青之中。

同时,由于超硬质沥青中含有约50%的不溶物,其中有15%至20%的无机固体颗粒,30%至40%的有机固体颗粒,有机固体颗粒具有较强的黏性,使得固体颗粒容易团聚成大颗粒,不利于使用。为此,神华低碳所将研发的增韧剂、增柔相容剂与石油沥青、超硬质沥青按照一定比例混合,利用特有的分散技术,制备出SHA改性沥青,解决了沉降及存储稳定性问题。

超硬质沥青含有较高比例的硫,这是神华低碳所不得不解决的问题。经过努力,神华低碳所研发出原位微交联技术,消耗了硫,并使超硬质沥青的性能变得更好。

据神华低碳所超硬质沥青项目组成员魏建明介绍,应用原位微交联技术可将超硬质沥青制成SHA改性剂;采用特有的相容软化技术和剪切混合技术可将SHA改性剂与石油沥青、相容剂制成SHA改性沥青。目前,神华低碳所研发了两款SHA改性沥青产品,一款用SHA-N改性剂制成,一款用SHA-S改性剂制成。利用现有的生产工艺可将SHA改性沥青制成道路沥青,且利用现有的施工技术即可施工。

2016年8月,SHA-N改性沥青混合料应用于国家一级公路G110宁夏麻黄沟至正谊关桥段试验铺设。经过260天的测试,SHA-N改性沥青混合料铺设路段与对照路段相比,其他指标都比较好,但出现了横向轻微裂缝。据悉,2016年8月到2017年4月,当地的最低温度达-19℃。

“原因是多方面的,可能是产品本身的低温柔性差,无法承受-20℃的温度变化。”魏建明说,“目前,我们正在进行SHA-N改性剂不同配方的-10℃到-45℃下的低温性能测试,优化配方,提高其耐低温性能。”

而在南方铺设的试验路段,则体现出了用超硬质沥青生产的改性沥青的优越性能。南方无极端低温天气,温度普遍较高,能比较好地发挥出超硬质沥青高温性能好的优点,并且避开低温柔性差的缺点。

2016年12月,神华低碳所在G69重庆南川至贵州路段,用SHA-S改性沥青混合料铺筑了一段900米的试验段,这是首次将SHA改性沥青用于高速公路。

G69试验段路面通车半年后,各项指标均符合技术要求,且路面无车辙、无裂缝。




责任编辑: 张磊

标签: 神华 超硬质 沥青

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