一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法，包括如下步骤：1）测试基质沥青、煤直接液化残渣（DCLR）、四氢呋喃（THF）、马来酸二辛酯（DOM）的各项性能；2）利用索式抽提器以THF为萃取溶剂，对DCLR进行萃取；3）测试从DCLR萃取得到的THFS的性能，并以THFS作为改性剂，制备THFS改性沥青；4）采用针入度分级性能评价体系和PG分级性能评价体系共同测试THFS改性沥青的各项性能，确定THFS的最佳添加量；5）在基质沥青中加入改善低温性能的DOM低温改善剂，再加入最佳添加量的THFS，制备THFS复合改性沥青；6）通过针入度分级性能评价体系，确定THFS复合改性沥青低温性能的优化设计方法。

Optimum design method for low temperature performance of modified asphalt of tetrahydrofuran soluble substance

The invention relates to a method for optimization design of low temperature performance of modified asphalt is a tetrahydrofuran soluble, which comprises the following steps: 1) test of asphalt, coal liquefaction residue (DCLR) and tetrahydrofuran (THF), maleic acid ester two (DOM) of the performance; 2) by Soxhlet extraction with THF as extraction solvent. To extract, DCLR; 3) performance testing are extracted from DCLR THFS, and THFS as the modifier, preparation of THFS modified asphalt; 4) to test THFS the performance of the asphalt penetration classification performance evaluation system and the PG classification performance evaluation system, determine the best dosage of THFS 5) DOM; low temperature adding improve low temperature performance in the asphalt modifier, adding the optimal dosage of THFS, preparation of THFS composite modified asphalt; 6) the evaluation system penetration classification performance, determine the TH Optimum design method of low temperature performance of FS composite modified asphalt.

【技术实现步骤摘要】
一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法
本专利技术属于建筑材料领域，涉及一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法。
技术介绍
煤直接液化残渣(directcoalliquefactionresidue，DCLR)是在煤直接液化工艺中不可避免地产生的占原料煤总量30％的主要副产物，其是一种高灰、高硫、高炭和高发热量的物质，由重质油、沥青烯、前沥青烯和四氢呋喃可溶物4个组分组成，其中重质油和沥青烯类物质占30～50％。王寨霞等评价了DCLR对道路石油沥青的改性作用，发现了DCLR改性沥青可以满足针入度为50号沥青的标准，且随着DCLR掺量的增加，改性沥青的软化点逐渐升高，针入度和延度呈逐渐降低的趋势。何亮对不同DCLR添加量改性沥青的针入度、软化点和延度进行测试，结果表明，其性能接近5％SBS改性沥青。随着DCLR改性剂添加量的增加，改性沥青的粘度均呈上升趋势。季节对DCLR与沥青共混物的性能进行了研究，发现DCLR对沥青的高温性能有很好的改善作用。钟金龙等对DCLR的有机可溶物进行了萃取，研究了萃取的条件，分析了萃取物的性质。苗强阐述了DCLR萃取溶剂的种类、萃取工艺条件的选择以及萃取物的性能和用途等，提出了DCLR萃取技术的发展趋势。程时富等根据DCLR的组成特点，选取不同馏分段的煤液化油和煤焦油洗油作为溶剂进行了DCLR萃取分离实验研究。陈静等以苯甲醛为交联剂，采用DCLR的四氢呋喃可溶物(tetrahydrofuransolublefraction，THFS)。对石油沥青进行了改性，考察了THFS、交联剂的掺量以及掺混温度对沥青性能的影响。研究表明，当THFS的掺量为4％，掺混温度为170℃时改性效果最佳，而且苯甲醛作为交联剂加入可使沥青改性效果更佳。DCLR作为沥青改性剂，会使得改性沥青的低温性能急剧下降。目前对DCLR的研究还停留在对沥青改性作用的研究，很少涉及到改善DCLR或THFS改性沥青低温性能的研究。因此，有必要开发一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法，以提高DCLR或THFS的利用价值，并将其合理开发成沥青改性剂。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法。本专利技术提供了如下的技术方案：一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法，包括如下步骤：步骤一：测试基质沥青、煤直接液化残渣、四氢呋喃、马来酸二辛酯的各项性能；步骤二：以四氢呋喃为萃取溶剂，对煤直接液化残渣进行萃取；步骤三：测试从煤直接液化残渣萃取得到的四氢呋喃可溶物的性能，并以四氢呋喃可溶物作为改性剂，制备四氢呋喃可溶物改性沥青；步骤四：采用针入度分级性能评价体系和PG分级性能评价体系共同测试四氢呋喃可溶物改性沥青的各项性能，确定四氢呋喃可溶物的最佳添加量；步骤五：在基质沥青中先加入改善低温性能的低温改善剂马来酸二辛酯，再加入最佳添加量的四氢呋喃可溶物，共同制备四氢呋喃可溶物复合改性沥青；步骤六：通过针入度分级性能评价体系，确定一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法。本专利技术选用改善低温性能的DOM作为改性剂加入到THFS改性沥青中，制备复合改性沥青。本专利技术制备的复合改性沥青的性能优异、价格低廉，对提高DCLR或THFS的利用价值以及将其合理开发成沥青改性剂具有积极意义。针入度分级性能评价体系，是根据沥青针入度的大小确定沥青所适应的气候条件和载荷条件。针入度分级性能评价体系的主体是延度、针入度、软化点，辅以沥青的安全性能指标闪点、沥青的纯度指标溶解度、沥青的抗老化性能指标薄膜烘箱试验等，构成了沥青的针入度分级性能体系。PG(Performancegrade)分级性能评价体系，是根据沥青的路用性能进行分级，直接采用设计使用温度表示适用范围。其中，步骤一中，优选地，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中的有关规定对基质沥青进行了性能测试；根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中的相关规定对DCLR的宏观性能和组分进行测试；四氢呋喃(THF)溶剂测试C4H8O含量(％)、20℃密度(g/cm3)、25℃折光率、沸点(℃)；马来酸二辛酯(DOM)测试开口闪点(℃)、23℃粘度(mPa.s)、25℃相对密度、25℃折光率、0.67kPa沸点(℃)。在上述方案中优选的是，步骤二中，在萃取前，将煤直接液化残渣(DCLR)研磨成粒径小于2mm的颗粒。在上述任一方案中优选的是，步骤二中，收集小于1.18mm、大于0.075mm的煤直接液化残渣(DCLR)颗粒进行萃取。可将研磨后的煤直接液化残渣(DCLR)颗粒通过2.36mm的方孔筛，然后进行收集。这样DCLR颗粒可以与THF萃取剂更好的接触，使得萃取更充分。在上述任一方案中优选的是，步骤二中，萃取时的加热温度为70-90℃，该温度下萃取更充分。在上述任一方案中优选的是，步骤二中，萃取过程需要20-25h，萃取更充分。在上述任一方案中优选的是，步骤二中，萃取可选择利用索式抽提器。在上述任一方案中优选的是，步骤二中，收集四氢呋喃可溶物溶液，并进一步在80℃旋转蒸发30-60min，得到四氢呋喃可溶物。在上述任一方案中优选的是，步骤三中，制备四氢呋喃可溶物改性沥青时，基质沥青加热到120-160℃，基质沥青可完全熔化，且均匀，流动性好。在上述任一方案中优选的是，步骤三中，制备四氢呋喃可溶物改性沥青时，四氢呋喃可溶物加热到140-160℃，呈熔融状态。该温度下，THFS可完全熔解，且均匀。在上述任一方案中优选的是，步骤三中，THFS与基质沥青的混合温度为140-180℃。该温度下，基质沥青与THFS可充分混合，且混合均匀。在上述任一方案中优选的是，步骤三中，制备四氢呋喃可溶物改性沥青时，四氢呋喃可溶物与基质沥青按照4％-10％的质量比共混。在4-10％范围内，选取添加量为4％、6％、8％、10％的THFS分别加入到基质沥青中，混合均匀，制备几种THFS改性沥青，测试上述4种THFS改性沥青的技术指标，保证其技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中有关沥青的技术规定，综合各项指标，确定THFS的最佳添加量。在上述任一方案中优选的是，步骤三中，制备四氢呋喃可溶物改性沥青时，共混物在140-180℃下剪切。该温度下，基质沥青与THFS可充分混合，且混合均匀。在上述任一方案中优选的是，剪切速率为4000-6000r/min，该速率下，混合更加均匀，充分。在上述任一方案中优选的是，剪切时间为60-90min。在上述任一方案中优选的是，步骤四中，四氢呋喃可溶物的最佳添加量为6％。在上述任一方案中优选的是，步骤五中，将基质沥青在120-160℃下加热至流动状态，基质沥青可完全熔化，且均匀，流动性好。在上述任一方案中优选的是，步骤五中，取相应比例的低温改善剂马来酸二辛酯加入到基质沥青中，并用剪切仪进行剪切。在上述任一方案中优选的是，步骤五中，在基质沥青中加入马来酸二辛酯的添加量在0-4％。在0-4％的范围内，添加量为0、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％的马来酸二辛酯加入到基质沥青中，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法，包括如下步骤：步骤一：测试基质沥青、煤直接液化残渣、四氢呋喃、马来酸二辛酯的各项性能；步骤二：利用以四氢呋喃为萃取溶剂，对煤直接液化残渣进行萃取；步骤三：测试从煤直接液化残渣萃取得到的四氢呋喃可溶物的性能，并以四氢呋喃可溶物作为改性剂，制备四氢呋喃可溶物改性沥青；步骤四：采用针入度分级性能评价体系和PG分级性能评价体系共同测试四氢呋喃可溶物改性沥青的各项性能，确定四氢呋喃可溶物的最佳添加量；步骤五：在基质沥青中先加入改善低温性能的低温改善剂马来酸二辛酯，再加入最佳添加量的四氢呋喃可溶物，共同制备四氢呋喃可溶物复合改性沥青；步骤六：通过针入度分级性能评价体系，确定一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法。

【技术特征摘要】
1.一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法，包括如下步骤：步骤一：测试基质沥青、煤直接液化残渣、四氢呋喃、马来酸二辛酯的各项性能；步骤二：利用以四氢呋喃为萃取溶剂，对煤直接液化残渣进行萃取；步骤三：测试从煤直接液化残渣萃取得到的四氢呋喃可溶物的性能，并以四氢呋喃可溶物作为改性剂，制备四氢呋喃可溶物改性沥青；步骤四：采用针入度分级性能评价体系和PG分级性能评价体系共同测试四氢呋喃可溶物改性沥青的各项性能，确定四氢呋喃可溶物的最佳添加量；步骤五：在基质沥青中先加入改善低温性能的低温改善剂马来酸二辛酯，再加入最佳添加量的四氢呋喃可溶物，共同制备四氢呋喃可溶物复合改性沥青；步骤六：通过针入度分级性能评价体系，确定一种四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法。2.如权利要求1所述的四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法，其特征在于：步骤二中，在萃取前，将煤直接液化残渣研磨成粒径小于2mm的颗粒。3.如权利要求2所述的四氢呋喃可溶物改性沥青低温性能的优化设计方法，其特征在于：步骤二中，收集小于1.18mm、大于0.075mm的煤直接液化残渣颗粒进行萃取。4.如权利要求3所述的四氢呋喃可溶物改性沥...

【专利技术属性】
技术研发人员：季节，郑文华，索智，许鹰，石越峰，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11