煤沥青改性石油沥青工艺优化研究.pdf

2016年2月
石油沥青 PETROLEUM ASPHALT
第30卷第]期
煤沥青改性石油沥青工艺优化硏究
葛峄,藓永兵,苏深,李丰超
(太原科技大学化学与生物工程学院,太原030021)
摘要:研究了不同工艺条件下煤沥青与石油沥青进行调配所得混合沥青的路用性能,得
出混合沥青调配工艺优化结果:汤青粒径60~80目,牒沥青掺加量15%,搅拌方式为剪
切搅拌,调配温度为125℃。比对各项指标,可以看出渫沥青的加入可以提高石油沥青的软
化点,降低针入度,改善石油沥青的高温性能和抗剪切性能。煤沥青与石油沥青体系不能完
全混溶,导致牒沥青颗粒物的存在,这又导致石油沥青延度明显降低。
关键词;混合沥青工艺条件优化
随着经济水平的提高,汽车保有量逐年增件,对混合沥青的制备工艺进行优化研究,从而
加,使得高等级公路的发展成为必要,对道路沥确定混合沥青的制备温度、煤沥青添加比例、煤
青的质量提出了更高的要求。目前,除了寻求优沥青粒径等工艺条件。
质道路沥青原材料外,更普遍的方向是研究开发1试验部分
改性沥青。所谓改性沥青,就是通过添加改性剂1.1试验原料
来改善沥青的路用性能,以期达到高等级公路要
本试验所选用的煤沥青为太原焦化集团的中
求。以往改性沥青的研究,主要是采用掺加聚合温煤沥青,其族组成分析及常规性能数据见表1。
物的方法,但是这类改性剂离析问题严重,只能
表1沥青性能分析
用于短距离调配运输。近年来,煤沥青以其
项目
结果
低廉的价格和良好的改性效果受到许多学者的青
针入度/(10-1mm)
睐3?,因此,有关煤沥青改性石油沥青(以下
延度(25℃)/cm
<0.0
简称混合沥青)的研究受到了广泛关注。
软化点/C
煤沥青(CTP)是煤焦油深加工的大宗产
甲苯可溶物,%
74.7
品,与石油沥青共混调配制得的混合沥青,其综
四氢呋啼可溶物,%
合性能比单一沥青更为优异6-81。组分分析显示
灰分,%
组分分析,%
结果表明,煤沥青中含胶质和沥青质较多,即重
饱和分
质组分较多,可以形成性能较好的沥青,同时
芳香分
煤沥青与石油沥青共混,发生物理溶胀、化学交
胶质
32.93
联作用,形成一种新的胶体分散体系,自然引起
沥青质
性质的相应改变,起到一定的改性作用°?。混
不溶物(差减法)
76
合沥青与石料的黏附性能好,可改善路面的坚固
性;路面摩擦系数拉大,可提高行车稳定性和安
收稿日期:2015-08-28。
全性;路面抗荷载性能高,可改善道路沥青的抗
作者简介:葛洋峰(1990-),男,太原科技大学研究生
主要研究方向为石油沥青改性。E-mail:15135145811
塑性变形能力川。
com
要想制得高等级的混合沥青,工艺条件是关
基金项目:太原科技大学研究生科技创新项目基金
(20145033),山西省自然科学基金(201201108-3),山
键的因素。本文通过不同的混合沥青调配条
西省UT项目燕金(2013257)
18
石油沥青
2016年第30卷
本试验所选取的基质沥青为胜华70号(以因素,本研究选取110,115,120,125,130℃
针人度分级)石油沥青,其族组成分析及常规五个搅拌温度对混合沥青进行调配,并对混合沥
性能数据见表2。
青性能进行分析,结果见表3。
搅拌方式:剪切搅拌;煤沥青掺量:15%
表2石油沥性能分析
煤沥青粒径:60~80目。
项目
技术指标
结果
针人度/(10-lm)
77.8
表3拌温度对混合沥性能的影响
延度(25℃)/ecm
100
软化点/C
境拌温度/软化点/延度(25℃)/针入度/(10-'m
≥4
℃
15℃25℃30℃
闪点/℃
≥232
>240
49.321.451.295.1
组分分析,%
饱和分
12~47
11.39
芳香分
21-47
43,33
21,352.995
胶质
31~55
30
54.3
53.521.853.096.1
沥青质(差减法)
老化后
从表3的研究结果可以看出,随着搅拌温度
质量损失,%
0.8
682
针入度比,%
≥61
的提升,混合沥青的软化点先增大后减小,在
软化点增量/C
8
25℃达到最大值55.15℃,高温性能最为优
异;对比混合沥青的延度数据,搅拌温度为125
1.2混合沥青的制备
℃时,延度值达到最大值56.1cm;分析针人度
将煤沥青利用粉碎机,并通过分样筛筛分
数据,15℃的针入度值相差不大,在115
得到<20目、20~40目、40~60目、60~80目120,125℃同时达到最小值21.3(1/10mm),
以及>80目的煤洒青样品,将制好的煤沥青样25℃针入度指标中,110℃为最小值,125℃次
品放入密封容器并标记。
之,对比30℃针人度指标,可以看出125℃时
本试验中,混合沥青的制备在容积为0.5L
针人度值最小。以上试验结果总体表明125℃为
的反应釜中进行,取一定质量的石油沥青于反应
制备混合沥青的最优搅拌温度,在该搅拌温度
釜中,用加热套对试验样品进行升温加热,待石
下,混合沥青高温性能、延展性能以及粘弹性能
油沥青加热至熔融状态,然后按照不同比例
都可以得到明显改善。
(內掺法)不同颗粒度将煤沥青加入石油沥青
2.2沥青摻加量对混合沥青性能的影响
中,并分别利用XKJ-1机械搅拌器与AE3OOL
煤沥青作为改性剂,掺加量的多少对混合沥
H剪切搅拌器调巸制得混合沥青。
青的性能有着不可忽视的作用,本试验的研究
3混合沥青性能评价
中,从经济方面考虑,媟煤沥青掺加量少,起不到
本研究采用溶剂萃取方法对沥青试样进行四太大的经济效益,故此以10%掺加量为起点
组分分析,以A1203为层析柱正庚烷、正庚烷
二氯甲烷、二氯甲烷/四氢呋喃、四氢呋喃进行
并依次对15%、20%掺加量的混合沥青进行研
冲洗,得到饱和分、芳香分、胶质和沥青质究,试验结果见表4。
量,差减得到不溶物含量。
搅拌方式:剪切搅拌;搅拌温度:125℃
本研究采用CB/T4507~2010,CB/T媒沥青粒径:60~80目。
4508-2010,CB/T4509-2010对混合沥青的软
表4煤沥青摻加量对混合沥青性能的影响
化点、延度和针人度进行泗定。老化性能分析依煤沥青掺量,教化点/延度(25℃)/针入度/(10-1mn)
照CB/T15180-2010进行。
%
15℃25℃30℃
2结果及讨论
23.455.6102.3
2.1搅拌温度对混合沥青性能的影响
搅拌温度是混合沥青制备工艺中的一个重要