1煤瀝青與石油瀝青概述001

1.1煤瀝青001

1.1.1煤瀝青004

1.1.2煤液化瀝青006

1.2石油瀝青007

1.2.1石油瀝青的來源007

1.2.2石油瀝青的膠體結構008

1.2.3石油瀝青改性劑009

1.3煤瀝青改性石油瀝青研究概況012



2煤瀝青與石油瀝青的制備014

2.1煤瀝青的制備技術014

2.2石油瀝青的制備技術015

2.3液化瀝青的生產制備及結果分析017

2.3.1制備原料018

2.3.2高壓釜中的反應過程及產物分離019

2.3.3液化瀝青產物分析方法021

2.3.4反應原料對液化瀝青轉化與產率的影響025

2.3.5反應原料對液化瀝青結構與性能的影響029

2.3.6液化瀝青產物的擴大實驗041

2.4本章小結052



3煤瀝青對石油瀝青的改性與制備053

3.1液化瀝青對道路石油瀝青的改性053

3.1.1液化重質產物改性石油瀝青的制備054

3.1.2液化重質產物路用性能分析054

3.1.3液化重質產物的組成與性質055

3.1.4液化重質產物結果分析056

3.2煤瀝青性質對改性瀝青的影響068

3.2.1添加劑的選取068

3.2.2實驗方法068

3.2.3煤瀝青性質對改性瀝青的影響068

3.2.4煤瀝青改性石油瀝青機理分析079

3.3運用MATLAB編程計算改性瀝青指標092

3.3.1改性瀝青針入度測定092

3.3.2改性瀝青的感溫性能092

3.4煤瀝青復合橡膠瀝青對道路石油瀝青的改性與制備097

3.4.1煤瀝青復合廢舊輪胎改性石油瀝青097

3.4.2復合改性過程機理分析106

3.4.3SBS調配混合瀝青113

3.5本章小結130



4煤瀝青改性石油瀝青的路用性能評價134

4.1液化瀝青改性石油瀝青性能評價134

4.2結果與討論135

4.2.1改性瀝青SHRP評價及其對比135

4.2.2混合料實驗評價表征140

4.3本章小結149



5煤瀝青改性石油瀝青的實驗路應用151

5.1項目背景151

5.2混合瀝青的現場加工工藝151

5.3配合比設計152

5.3.1目標配合比設計152

5.3.2生產配合比設計154

5.4路面施工與評價155

5.5本章小結156



6結論與展望157

6.1結論157

6.2展望158



參考文獻161

隨著人們對道路質量要求的提高，普通瀝青已不能適應現代化路面要求，再加上國內生產的瀝青由於原油性質的限制，難以滿足高等級公路建設的要求，故而通過添加改性劑得到性能良好的改性瀝青越來越受到人們的重視。其中，產於特立尼達（Trinidad）湖的TLA天然瀝青（簡稱TLA）因含有多種能促進石油瀝青交聯聚合的活性基團（羧基、羰基、醛基、萘基等），有效改善了石油瀝青的分子排列方式和網狀結構，從而增強瀝青的內聚力，使其流動性、抗氧化性、黏附性和感溫性等均獲得明顯改善。因此，TLA被廣泛應用於道路石油瀝青的改性中，但是TLA價格昂貴。

還要看到，我國擁有豐富的煤炭資源，合理地應用煤炭資源能充分提高煤炭的利用價值。煤的潔淨綜合利用通常包括煤的氣化、液化以及焦化。煤直接液化過程是煤直接熱解加氫的過程，產物中除油品外還會產生大量煤的液化重質產物——煤液化瀝青（簡稱液化瀝青）。本書研究了這部分液化瀝青的性質及應用。此外，由於煤焦化是以煤為原料，在隔絕空氣條件下，加熱到950℃左右，所得到的液體產物稱為焦油；焦油再進一步蒸餾，除去相對輕組分，剩餘的殘餘物，就是煤瀝青。本書也研究了這部分煤瀝青的性質及應用。考慮到液化瀝青和煤瀝青是復雜混合物，經分析其所包含的產物多為芳香結構，含有一定的氧、氮、硫等極性官能團，與TLA結構具有一定的相似性，因此本書重點研究了液化瀝青和煤瀝青代替TLA對石油瀝青進行改性，以期獲得更好的路用性能。

本書在編寫內容上，從煤瀝青和石油瀝青基本概念開始，循序漸進，涵蓋煤瀝青的制備、表征、改性石油瀝青等相關實驗，書中部分實驗數據來自於筆者攻讀中國科學院山西煤炭化學研究所博士學位期間的論文。筆者編寫的目的主要在於：一方面，夯實對道路瀝青基本理論知識的認識與理解；另一方面，為道路瀝青的應用以及工業化開發提供指導。本書可供研究改性瀝青、煤瀝青和石油瀝青的人士參考。參與本書工作的還有本課題組的團隊成員儲一帆、葛澤峰、李豐超、張克窮以及符峰、張雅婕、李韜、丁佳瑛；在編寫過程中，還得到了筆者所在單位王遠洋教授以及劉振明博士、王瀟瀟博士的支持和幫助，在此向他們致以衷心感謝！

此外，本書的編寫得到了以下專業人員的支持：交通運輸部公路科學研究院研究員何敏研究員、曹東偉研究員，深圳海川新材料公司趙普工程師，中國科學院山西煤炭化學研究所研究員黃張根研究員、王志宇研究員等，山西交通科學研究院張宏武高級工程師、王瑞林高級工程師等，太原理工大學煤化工專家凌開成教授、申峻教授等，特此一並表示感謝！

限於筆者的學識水平及時間有限，書中疏漏在所難免，懇請廣大讀者批評指正。



筆者

2021年1月