高性能环保煤沥青

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1、河北省交通厅科技项目建议书项目或课题名称高性能环保煤沥青的应用研究项目类别应用研究承担单位协作单位交通运输部公路科学研究所归口申报单位河北省交通厅申请日期 一、项目的背景和必要性沥青是公路建设中的重要物资，07年我国路用石油沥青的使用量超过1600万吨，从国外进口超过350万吨。但随着石油资源的日益减少，道路石油沥青价格迅速攀升，目前价格已达3000～3500元/吨，改性沥青的价格则更高。煤焦油沥青(简称煤沥青)是煤焦油加工过程中的大宗产品,其产出率一般为50～60％，我国年产在400万吨左右,目前虽然开发了碳素

2、制品粘结剂、碳纤维等产品和用途，但效果还不近理想，市场上的煤沥青价格只有1300元/吨，由于加工附件值低，许多企业更愿意直接销售煤焦油。煤沥青组成、结构与石油沥青显著不同，其路用性能上的优点是粘结性和抗水损坏性能好，操作温度低；缺点是感温性强，高温易软化，低温脆裂，抗老化性能差；同时含有致癌有毒物质，对施工人员的健康有危害。由于对劳动保护的重视和对沥青性能要求的提高，目前煤沥青在道路工程的应用近乎为零。将煤沥青与石油沥青按一定比例混合可制路用混合沥青，此技术在德国、英国、法国等国家有一定应用。本课题主要研究基于国

3、产煤沥青的混合沥青及其改性技术，具体包括：1）煤沥青与石油沥青混合体系的胶体结构研究；2）煤沥青与石油沥青混合制备技术研究；3）煤沥青中有毒成分消减抑制技术研究；4）高性能煤焦油混合沥青改性技术研究；5）施工技术与质量标准。研究目标是研制得出稳定、可用于实际工程的煤焦油混合沥青技术，在此基础上研制混合沥青改性技术，显现高性能化，满足重交通高等级公路的使用要求；同时消减抑制煤沥青中苯并芘(BaP)等致癌多环芳烃成分，满足环保要求.预期解决有关材料配方、产品加工制备工艺等关键技术难点，掌握相关核心技术。河北的唐山、邯

4、郸的钢铁企业和焦化企业有大量煤沥青出产，年产量约40万吨，本课题主要研究面向工程应用的煤沥青――石油沥青混合技术、环保技术及其高性能改性技术，课题成果经济效益极其显著，开发的相关技术可以显著增加煤沥青的附加值，而且缩短与发达国家相关技术的差距，本课题适应我国石油资源紧张、煤炭资源丰富的国情，有利于构建资源节约型交通发展模式。二、项目前期科研及工作基础2.1国内外研究现状、研究水平和发展趋势(1)国外关于路用煤沥青及混合沥青的技术研究早在上世纪初，德国就研究了煤焦油沥青改质为铺路材料的技术[l]。1968年世界筑煤

5、沥青的产量达到400万t，其中英国产量最大，德国、前苏联位于其后。随后由于石油工业的发展，优质廉价的道路石油沥青应用越来越广泛，煤沥青的应用逐渐减少。但是，研究和应用发现，将两种沥青共混改性制成煤沥青-石油基沥青混合物(简称混合沥青),其综合性能比单-沥青更为优异，尤其是1968年慕尼黑国际煤沥青会议后，混合沥青技术得到了深入地研究和发展，并在路面工程中获得了较多的应用。英国从1963年开始生产以石油沥青为主要成分掺加煤沥青的混合沥青，并用于铺设重交通的公路，于1973年制定了国家标准。德国、法国、瑞士、波兰等国

6、家也在1970年后开始生产和使用以石油沥青为主要成分的混合沥青材料，用于重交通的公路，并制定了技术标准，包括显微镜观察、针入度、软化点、脆点、热敏系数、薄膜老化的指标。文献[2~4]介绍了这种混合沥青的筑路性能，如施工特性、路面力学特性、抗磨性高、抗滑性能、抗老化性能等，认为比原样沥青的路用性能好。对于混合沥青中煤焦油沥青的比例，随基质沥青、煤沥青种类不同（如低温煤沥青、中温煤沥青和高温煤沥青等）、路用性能的要求等而变化，但一般在15%~50%。德国的吕特格公司从1983年开始生产混合沥青，商品名叫碳沥青，是由2

7、5%蒽油软化的煤沥青和75%的道路沥青B80配制而成，德国用这种沥青自1982年~1986年期间铺筑总面积90万m2路面，长时间使用发现路面性能良好，认为这种混合沥青对重载交通道路有适用性。法国使用混合沥青后也认为有延长路面使用寿命的作用。美国对高分子聚合物改性混合沥青的技术问题进行了研究，研究的聚合物包括天然橡胶、聚氯乙烯、环氧树脂等，目的是提高混合沥青或煤沥青的低温柔性、降低感温性，综合改善煤沥青各方面的筑路性能，研究认为改性后的煤沥青可用于高等级公路和机场路面。由于美国煤沥青资源相对而言很少，因此工程上使用

8、混合沥青的情况并不多。(2)国内关于路用煤沥青及混合沥青的技术研究在上世纪80年代，由于国产沥青数量少、质量也较低，我国沥青路面工程使用了一定数量的煤沥青，交通行业的科研机构也进行了一定的研究，尤其在工程应用技术方面[6]。当时交通行业制定了基于粘度分级的路用煤沥青技术标准和施工技术规范，并将煤沥青用于表面处治、贯入式路面、透层粘层沥青中，对煤沥青施工期间的贮存、拌合、压