CN101844892B - 煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的制备方法 - Google Patents

煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的方法，该方法将煤直接液化残渣、石油沥青、聚乙烯分别粉碎成小于5mm的块料；然后按照重量百分比，将煤直接液化残渣30～55％、石油沥青5～10％、聚乙烯33-64.5％、聚乙烯蜡0.5-2%进行充分混合；将混合完成的原料加入螺杆挤出机中，在120-240oC的温度范围内进行混炼、挤出成条状抗车辙剂；最后将挤出成型后的条状抗车辙剂通过常温水冷槽冷却，然后利用塑料造粒机切割，获得2-5mm固体颗粒形态的抗车辙剂。本发明的抗车辙剂可明显提高沥青路面的抗车辙性能，且成本低，实现废物利用，节能减排的目的。

Description

煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及煤化工固体废弃物在道路建筑材料中应用技术，特别涉及采用煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的方法。
背景技术
众所周知，在煤制油技术中，煤直接液化技术在我国已经开始大规模工业化应用，但是在煤直接液化过程中产生的残渣的处理却仍然没有得到很好的解决。
车辙是沥青混凝土路面最为严重的早期病害之一，为了克服车辙病害，一种常用的方法是改性沥青，另外一种就是改性沥青混凝土，添加抗车辙剂。在沥青混凝土中添加抗车辙剂不仅综合成本低，而且操作简单，无需额外的设备，越来越受到科技人员的重视。
传统的抗车辙剂采用的原料价格较高，导致最终制备的抗车辙剂价格较高，限制了其大范围的使用。因此如何进一步降低抗车辙剂成本，实现抗车辙剂的推广应用，正是本发明所需要解决的关键问题。
发明内容
为了克服现有抗车辙剂生产成本高的缺陷或不足，本发明将煤直接液化残渣作为主要添加物用于制备抗车辙剂，从而实现降低抗车辙剂综合生产成本的目的，同时为煤直接液化残渣的高附加值应用开辟新的领域。
为了实现上述技术任务，本发明采用以下技术方案得以实现：
一种煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的制备方法,该方法包括以下步骤：
第一步：将煤直接液化残渣、石油沥青、聚乙烯分别粉碎成小于5mm的块料；
第二步：按照重量百分比将煤直接液化残渣、石油沥青、聚乙烯和聚乙烯蜡充分混合，即：煤直接液化残渣：30％～55％，石油沥青：5％～10％，聚乙烯：33％-64.5％、聚乙烯蜡：0.5％-2%；
第三步：将第二步混合完成的原料加入螺杆挤出机中，在120-240℃的温度范围内进行混炼、挤出成条状抗车辙剂；
第四步：将挤出成型后的条状抗车辙剂通过常温水冷槽冷却，然后利用塑料造粒机切割，获得2-5mm固体颗粒形态的抗车辙剂。
需要说明的是本发明所述的煤直接液化残渣是煤直接液化后从减压蒸馏装置排出的软化点不高于180℃,固体含量不超过50%重量百分比的煤直接液化残渣。
所述聚乙烯为高压低密度工业聚乙烯、线型聚乙烯或再生聚乙烯；所述石油沥青为符合道路交通技术要求的70-90号道路沥青；所述聚乙烯蜡为软化点高于100oC，分子量小于4000的聚乙烯蜡。
上述制备方法得到的沥青混凝土路面抗车辙剂。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明使得煤液化残渣在道路沥青混凝土中的应用得到扩展，降低了传统沥青混凝土路面抗车辙剂的材料成本，经济效益显著；本发明的抗车辙剂制备工艺简单，变废为宝，同时具有良好的社会效益。
具体实施方式
由于煤液化残渣主要是煤加氢液化产物经过减压蒸馏后获得的残渣，主要由煤中矿物质、催化剂、未反应的煤粉、沥青烯和少量的重油组成，该残渣中所有组份都是对沥青混凝土路面材料性能无明显危害的，而且大部分是有益的，特别是其中30%左右的沥青烯本身就是沥青材料，因此非常适合制备道路材料，而其原料成本只有沥青材料的十分之一左右。
由于煤直接液化残渣又和聚乙烯类有机高分子具有良好的相容性，较这类高分子具有较低的熔点，同时具有降低这类高分子材料熔点的功能，因此煤液化残渣可以作为聚乙烯类高分子抗车辙剂良好的添加材料，其复合后得到的抗车辙剂可以大幅度降低抗车辙剂成本，解决公路领域抗车辙剂长期以来因为高成本而难以推广的问题，同时煤液化残渣也得到高附加值的利用。因此，利用煤直接液化残渣制备抗车辙剂如果在技术上处理得当，可以为抗车辙剂材料带来本质性改变，属于技术上的重大革新，实现一举多得。
本发明提供的一种利用煤直接液化残渣制备道路沥青混凝土路面抗车辙剂的方法，包括以下步骤：
一种煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的方法,该方法包括以下步骤：
第一步：将煤直接液化残渣、石油沥青、聚乙烯分别粉碎成小于5mm的块料。
第二步：按照重量百分比将煤直接液化残渣、石油沥青、聚乙烯和聚乙烯蜡充分混合，即：煤直接液化残渣：30％～55％，石油沥青：5％～10％，聚乙烯：33％-64.5％、聚乙烯蜡：0.5％-2%；
第三步：将第二步混合完成的原料加入螺杆挤出机中，在120-240 oC的温度范围内进行混炼、挤出成条状抗车辙剂；
第四步：将挤出成型后的条状抗车辙剂通过常温水冷槽冷却，然后利用塑料造粒机切割，获得2-5mm固体颗粒形态的抗车辙剂。
需要说明的是，本发明所采用原料其中煤直接液化残渣是煤直接液化后从减压蒸馏装置排出的软化点不高于180 oC,固体含量不超过50%重量百分比的煤直接液化残渣；石油沥青为符合道路交通技术要求的70-90号道路沥青；聚乙烯为高压低密度工业聚乙烯、线型聚乙烯或再生聚乙烯，聚乙烯蜡为软化点高于100oC,分子量小于4000的聚乙烯蜡。
以下给出本发明的较优实施例，需要说明的是本发明并不限于以下实施例。
实施例1
煤直接液化残渣3000克，高压低密度聚乙烯3000克，500克70号沥青，30克聚乙烯蜡，在120-240 oC的温度范围内进行混炼、挤出成型，室温水冷切割成2-4mm的固态抗车辙剂。
试验采用马歇尔设计方法来确定沥青混合料在掺加原料总重量的0.4%的本发明制备的抗车辙剂时的最佳沥青用量,并在最佳沥青用量条件下成型车辙试件和马歇尔试件(双面击实50次),采用车辙试验和冻融劈裂试验测试沥青混合料在抗车辙剂为原料总重量的0.4%掺量下的动稳定度和TSR值,从而评价研究沥青混合料的高温稳定性和水稳性能。
按照沥青混合料中掺入原料总重量0.4%的本发明制备的抗车辙剂时，将实施例1制得的抗车辙剂加入沥青混凝土材料中制成抗车辙试验样品，在60oC轮压0.7±0.05Mpa的条件下，测试抗车辙性能（动稳定度）为4385次/mm，冻融劈裂试验结果（水稳定）TRS为84%，其他技术指标均能够满足交通部部颁标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
与此同时，与相同掺量同类进口抗车辙剂的沥青混凝土相比，本实施例制得的抗车辙剂每立方可降低12%的材料造价。
实施例2
煤直接液化残渣2500克，高压低密度聚乙烯3000克，600克90号沥青，20克聚乙烯蜡，在120-240 oC的温度范围内进行混炼、挤出成型，室温水冷切割制成2-4mm的抗车辙剂。
试验方法同实施例1。
按照沥青混合料中掺入原料总重量0.4%的本发明制备的抗车辙剂时，将实施例2制得的抗车辙剂加入沥青混凝土材料中制成抗车辙试验样品，在60oC轮压0.7±0.05Mpa的条件下，测试抗车辙性能（动稳定度）为5076次/mm, 冻融劈裂试验结果（水稳定）TRS为88%，其他技术指标均能够满足交通部部颁标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
相比相同掺量同类进口抗车辙剂的沥青混凝土，本实施例制得的抗车辙剂每立方可降低10%的材料造价。
实施例3
煤直接液化残渣2000克，高压低密度线型聚乙烯3000克，500克90号沥青，25克聚乙烯蜡，在120-240 oC的温度范围内进行混炼、挤出成型，室温水冷切割制成2-4mm的固态抗车辙剂。
试验方法同实施例1。
按照沥青混合料中掺入原料总重量0.4%的本发明制备的抗车辙剂时，将实施例3制得的抗车辙剂加入沥青混凝土材料中制成抗车辙试验样品，在60oC轮压0.7±0.05Mpa的条件下，测试抗车辙性能（动稳定度）为4937次/mm，冻融劈裂试验结果（水稳定）TRS为91%，其他技术指标均能够满足交通部部颁标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
相比相同掺量同类进口抗车辙剂的沥青混凝土，本实施例制得的抗车辙剂每立方可降低9%的材料造价。
实施例4
煤直接液化残渣2500克，回收聚乙烯3000克，500克80号沥青，15克聚乙烯蜡，在120-240 oC的温度范围内进行混炼、挤出成型，室温水冷切割制成2-4mm的固态抗车辙剂。
试验方法同实施例1。
按照沥青混合料中掺入原料总重量0.4%的本发明制备的抗车辙剂时，将实施例4制得的抗车辙剂加入沥青混凝土材料中制成抗车辙试验样品，在60oC轮压0.7±0.05Mpa的条件下，测试抗车辙性能（动稳定度）为3984次/mm, 冻融劈裂试验结果（水稳定）TRS为85%，其他技术指标均能够满足交通部部颁标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
相比相同掺量同类进口抗车辙剂的沥青混凝土，本实施例制得的抗车辙剂每立方可降低11%的材料造价。
根据申请人的实验证明，按照本发明给出的配方范围内，均能够制得合格的沥青混凝土路面抗车辙剂。

Claims (4)

1.一种煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
第一步：将煤直接液化残渣、石油沥青、聚乙烯分别粉碎成小于5mm的块料；
第二步：按照重量百分比将煤直接液化残渣、石油沥青、聚乙烯和聚乙烯蜡充分混合，即：煤直接液化残渣：30％～55％，石油沥青：5％～10％，聚乙烯：33％-64.5％、聚乙烯蜡：0.5％-2％；
第三步：将第二步混合完成的原料加入螺杆挤出机中，在120-240℃的温度范围内进行混炼、挤出成条状抗车辙剂；
第四步：将挤出成型后的条状抗车辙剂通过常温水冷槽冷却，然后利用塑料造粒机切割，获得2-5mm固体颗粒形态的抗车辙剂；
所述的煤直接液化残渣是煤直接液化后从减压蒸馏装置排出的软化点不高于180℃，固体含量不超过50％重量百分比的煤直接液化残渣；
所述聚乙烯蜡为软化点高于100℃，分子量小于4000的聚乙烯蜡。
2.如权利要求1所述的煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯为高压低密度工业聚乙烯、线型聚乙烯或再生聚乙烯。
3.如权利要求1所述的煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的制备方法，其特征在于：所述石油沥青为符合道路交通技术要求的70-90号道路沥青。
4.权利要求1-3任一项所述的煤直接液化残渣制备沥青混凝土路面抗车辙剂的制备方法制得的沥青混凝土路面抗车辙剂。
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