改性煤沥在山西高速公路中的应用煤沥青应用2012易贸煤焦油深加工会议资料.pdf

改性煤沥青 在山西高速公路中的应用 研究单位：山西远征科技有限公司 主要研究人员：邓建中 各位专家、各位专家、各位各位同仁：同仁： • 今年春节前后今年春节前后，国内石化行业做了一件对 交通和煤焦油深加工业影响深远的事 1. 1. 1月、2月约20%的渣油没有用于生产 沥青，被销往焦化料调和用途 2. 2. 重交沥青出厂价逆势上涨，最高达 到5200元/吨，创历史新高 • 19831983年为渣油寻找出路，研制重交沥青 • 20122012年为渣油寻找出路，延迟焦化 • 韩国已先行一步，大幅度减少石油沥青 出口，提高原油加工轻质化程度2011 年向中国出口石油沥青194万吨，比2010 年减少85万吨 • 在中国，资源贵一些有好处 • 有所逼、有所成有所逼、有所成 • 公路行业开始认真地考虑公路行业开始认真地考虑节约和替代石油沥 青问题 1.降低路面油石比 2.建设长寿命公路，减少大中修次数 3.把传统的路面粘结料煤沥青、水泥合理 利用起来 • 2012年山西省交通厅山西省交通厅拉开了转变公路融资模 式的帷幕，将从根本上推动公路集约发展 • 本项目是山西省经信委重点支持的技术 创新项目。

• 本项目被交通部列入2010年度西部交通 建设科技项目计划 • 公路用煤沥青将形成一个占沥青市场需 求5%—8%的区域性市场，即中、西部不 生产石油沥青、但生产煤沥青的地区 • 山西省交通厅2006年立项开展《新型改性煤 沥青在公路中的应用研究》 • 中国工程院院士、交通部公路资深专家沙庆 林是课题组的导师 • 新理论、新模型、新材料、新工艺 • 课题于2010年3月结题改性煤沥青研究成果 被山西省科技厅鉴定为国际先进水平 • 中国工程院院士黄卫主持鉴定会 下面，分六个部分向大家做一简要介绍： 一、煤沥青与柏油 二、为什么用到公路工程中 三、能否达到环保要求 四、对施工有无特殊要求 五、在什么地方用过、效果如何 六、性能和价格有无优势 • 本项目应用的煤沥青是 高温炼焦焦油深加工的 残渣，由三环以上的多 环芳烃等组成常温下 为黑褐色半固体 •生产生产100100吨焦炭产生吨焦炭产生4 4吨煤焦油吨煤焦油 •加工加工4 4吨煤焦油产生吨煤焦油产生2.62.6吨煤沥青吨煤沥青 一、煤沥青与柏油一、煤沥青与柏油 • 历史上被称之为柏油 • 《道路月刊》1924年2、3记载 二、为什么用到公路工程中？二、为什么用到公路工程中？ 1、煤沥青是公路路面混凝土优良的粘结剂优良的粘结剂， 具有很强的渗透性和粘结力。

这是石油沥 青所不能比的 2、煤沥青曾经是公路柔性路面的主要原料 • 20世纪90年代以前，欧美国家 煤沥青产量供大于求供大于求时，都用 煤沥青修筑公路 • 1832年至1838年英国格洛斯特 郡修筑了煤焦油碎石路面 1869年伦敦建成天然沥青路面 随着水破坏病害加重，煤沥青 被专家倡导用于路面 • 《道路月刊》1933年第3期记载 • 1924年刘安恭考察 德国沥青路面， 煤沥青用量占大部分， 天然沥青用量较少 • 到1930年前后， 国内煤沥青 产量增大， 青岛、上海、 天津、武汉、 南京、长沙等城市 煤沥青路面增多 • 德国1982-1986用煤沥青与石油沥青的混合 沥青铺筑了72条路段，总面积90万㎡ • 同期，国内也修筑了大量煤沥青公路，其 中山西省使用的最多 • 到20世纪80年代中期，国内电解铝产业快 速发展，炭素需求量加大，煤沥青产量开 始供不应求供不应求由此，逐步退出了筑路材料 市场 3 3、目前国内煤沥青产量严重过剩，危及环境、目前国内煤沥青产量严重过剩，危及环境 • 1983年中国大陆焦炭产量3440万吨 • 2011年4.278亿吨，增长了近12倍，占全世 界焦炭产量的66%。

• 山西9048万吨，产能达1.6亿吨； • 河北6036万吨， • 山东3973万吨， • 河南2848万吨， • 内蒙古2443万吨， • 陕西2204万吨 • 随着国内焦炭行业的发展，焦化化产深加 工主要产品——煤沥青产量大与用途少的 矛盾加剧 • 2011年国内煤焦油产量1750万吨，煤沥 青产量达500万吨 • 煤沥青没有销路时只能用作燃料油燃烧 • 燃烧又把煤沥青污染问题扩大化大量煤 沥青被用作燃料油烧，其中的苯并[a]芘 等有毒、有害的多环芳烃在高温下由固体 变为气体，加重了环境污染 4 4、把煤沥青大量用于公路建设的意义、把煤沥青大量用于公路建设的意义 · 煤沥青的出路问题严重制约了煤焦油深加 工业的发展 · 山西省为了给省内市场冗余的100多万吨 煤沥青找出路，组织研究用煤沥青修路 ①①推动煤焦油深加工，促进煤炭循环经济 ②②减少污染，保护环境 ③③节约和替代石油沥青 ④④降低公路建设、养护成本 ⑤⑤减少路面早期病害 三、能否达到环保要求？三、能否达到环保要求？ 经过六年多的改质研究，研制出洁净煤沥青洁净煤沥青 • ⑴不含苯、萘、酚等易挥发、易溶于水的污 染物，没有夏天软、冬天脆、易老化等路用 性能缺陷。

过去用间歇式蒸馏工艺，这几种 组分残留过多目前普遍用连续式工艺，这 些组分被作为工业品全部提取 • ⑵不易挥发的高分子量污染物含量大幅度下 降，其中苯并[a]芘含量为0.42%，减少77% • ⑶低温生产、施工，大幅度减少了污染物排 放，符合国家大气污染物综合排放标准 110℃—115℃生产改性煤沥青低于120℃ 拌和、摊铺、碾压改性煤沥青混合料，比生 产石油沥青混合料节能30% • 经太原市环境检测中心检测，混合料拌和、 制作试件过程中煤沥青烟浓度0.201mg/m3 , 远低于对建筑搅拌沥青烟最高允许排放浓度 75mg/m3；苯并芘0.186μ g /m3，低于沥青生 产和加工最高允许排放浓度0.3μ g/m3 • ⑷ 煤沥青路面运营期间未发现污染现象 改性煤沥青路面密实渗水少，苯并[a]芘等 高分子量多环芳烃不溶于水，经实验室模 拟降水试验，淋溶物符合国家污水综合排 放标准 • 从德国应用的情况看， • 用煤沥青修路不会对 • 环境造成不利影响 • 山西省盂县交通局韩计明工程师带领他的 团队，从1985年至今，在盂县县乡公路上 修建软煤沥青表处路面，累计3000km • 未发现对人和环境有明显影响。

四、对施工有无特殊要求四、对施工有无特殊要求 1、改性煤沥青路面施工没有特殊要求不需 要改设备、增加设备和清洗低于沥青罐 出油口残留的部分与新注满的煤沥青或石 油沥青混合，均不影响混合料性能 2、施工方便煤沥青高温流动性好，有利于 压实降到90℃仍能有效压实 3、储运方便煤沥青存贮温度低于115℃ 改性煤沥青长期存放不离析 五、在什么地方用过、效果如何？ • 国家高速公路网 • 2处高速公路大修工程 • 1处新建高速公路工程 • 1处新建普通公路表面层 1、2008年9月，在（G55）忻州高速公路上行 行车道 K664+616-K665+443.2，下行行车道 K665+135-K664+619.6，铺筑了1342.6m改性 煤沥青试验路 2、2010年9月山西省交通厅拔专款850万元修 煤沥青试验路 在（G55）忻州高速公路上行爬坡路段慢车 道车辙病害较大处选择2段K675+328— K677+000、K694+588—K695+364，共2448m • 在下行路段选择5段K695+543—K695+000（行 车道）、K695+543—K693+500（慢车道）、 K694+800—K693+786（行车道）、 K692+000—K691+000（行车道）、 K692+000—K691+000（慢车道），共5600m。

合计铺筑了8048m改性煤沥青路面 2008年和2010年在忻州高速公路 铺筑改性煤沥青路面方案 原路面结构方案 改性煤沥青路面方案 4cm，石油沥青AC13砼 5cm，石油沥青AC13砼 5cm，石油沥青AC20砼 11cm11cm，改性煤沥青，改性煤沥青SAC25SAC25 下面层下面层 6cm，石油沥青AC20砼 水稳基层 水稳基层 3、2011年11月9日交通部公路院组织在新建 的山西高陵高速公路工程中铺筑3km煤沥青 路面在K50+850—K51+112.5、K51+292— K51+615下面层铺筑585m改性煤沥青路面 2011年11月10日在K50+780—K51+445中面 层铺筑665m改性煤沥青路面 2011年在高陵高速公路铺筑 改性煤沥青路面方案 原路面结构方案 改性煤沥青路面方案 4cm，SBS改性石油沥 青AC13砼 4cm，SBS改性石油沥 青AC13砼 6cm，石油沥青AC20砼 6cm6cm，改性煤沥青，改性煤沥青 SAC25SAC25中面层中面层 6cm，石油沥青AC20砼 6cm6cm，改性煤沥青，改性煤沥青 SAC25SAC25下面层下面层 水稳基层 水稳基层 4、2011年交通部公路院用我公司生产的80# 改性煤沥青，在内蒙古巴彦淖尔临河区永 济渠景观大道做了改性煤沥青表面层试验。

• 结构是30cm底基层+20cm水稳+3.5cm改性 煤沥青SAC16表面层 • 沙庆林院士到山西察看煤沥青试验路 • 2011年3月山西省公路专家韩萍、虞文景、 李德贵、张晓燕等四位教授级高工实地察 看了煤沥青试验路 • 2011年4月交通部公路院公路中心主任杨志 峰博士、中心副主任曹东伟博士实地察看 煤沥青试验路 • 经过四个冻融期、三个高温期的跟踪观察 和检测，高速公路改性煤沥青路面使用性 能优良，路面无破损、无车辙，平整度、 弯沉值、表面抗滑性能优于同期建设路面 六、性能和价格有无优势六、性能和价格有无优势 • 从2008年以来，在山西省内高速公路推广 应用的改性煤沥青全部为硬质改性煤沥青 • 爬坡路段使用的改性煤沥青25℃针入度接 近30，一般路段使用的改性煤沥青25℃针 入度在40左右 改性煤沥青质量技术要求改性煤沥青质量技术要求 指指 标标 单位单位 重交通重交通 特重交通特重交通 针入度（25℃，5s，100g） 0.1mm 30-50 20-30 软化点（R＆B）不小于 ℃ 45 49 15℃延度 不小于 cm 30 10 120℃运动粘度 不大于 mm2/s 600 600 120℃ RTFOT后 质量损失 不大于 % 0.8 0.8 残留针入度比（25℃） 不小于 % 63 63 残留延度 （15℃） 不小于 cm 4 1 改性煤沥青混合料施工温度 类型 改性煤沥青 石料加热温度（℃） 118~120 改性煤沥青加热温度（℃） 115 出料温度（℃） 118~120 废弃温度（℃）高于 140 摊铺温度，不低于（℃） 115 初压开始温度，不低于（℃） 115 终压温度，不低于（℃） 70 开放交通的路表温度，不高于（℃） 50 1、渗透性强、粘附性好、粘结力大、渗透性强、粘附性好、粘结力大 • 改性煤沥青与 粗集料的粘附性 类别类别 4040号改号改 性煤沥性煤沥 青青 6060号改号改 性煤沥性煤沥 青青 8080号改号改 性煤沥性煤沥 青青 石灰岩 5 5 5 玄武岩 5 5 5 花岗岩 5 5 5 SAC25标准马歇尔试件抗剪试验结果对比 沥青种类 单轴贯入剪切试验 第一主力δ3 （MPa） 第三主力δ3（MPa） 抗剪强度（MPa） 煤9 2.236 0.254 0.991 60号煤沥青 2.614 0.298 1.158 40号煤沥青 2.661 0.303 1.179 醴潭高速公路长寿命沥青路面试验路数据 AH70 1.035 0.118 0.458 AH30 1.566 0.179 0.694 2、改性煤沥青不离析，便于储存、运输、改性煤沥青不离析，。