在前不久召開的第二屆交通運輸研究大會（TRC）上，神華集團北京低碳清潔能源研究所（以下簡稱神華低碳所）介紹了用煤直接液化瀝青生產的超硬質瀝青及其性能。

由煤直接液化瀝青制成，更硬、高溫性能更好

北京建筑大學土木與交通工程學院教授季節參與了超硬質瀝青的研發工作。據季節介紹，研發超硬質瀝青的初衷，一方面是為了解決以往瀝青路面車轍病害嚴重的問題，另一方面是為了用好煤直接液化瀝青。車轍是瀝青混凝土路面特有的一種破壞形式，會使路面性能降低，是導致路面損害最主要的原因之一。

據神華低碳所超硬質瀝青項目組成員張勝振介紹，目前，瀝青的來源主要有三種。一是石油經蒸餾后得到的石油瀝青，經過硬質化處理后可以得到硬質瀝青。二是自然界中存在的天然瀝青，主要有湖瀝青和巖瀝青，直接開采即可獲得。三是由煤經高溫熱裂解反應、蒸餾后獲得的煤焦油瀝青。

神華低碳所研發的超硬質瀝青由煤直接液化瀝青制成。雖然都是由煤而來，但其工藝流程與傳統的煤焦油瀝青不同。煤焦油瀝青中含有的不飽和環烴茚、苊等有毒物質，制約了其使用，超硬質瀝青的揮發物多為無毒的半飽和烴。

在煤直接液化過程中，煤加氫催化進行清潔化反應，經過蒸餾、精制，一部分制成石腦油、汽油、煤油、柴油等產品，另一部分得到直接液化瀝青。直接液化瀝青經過物理加工即可得到超硬質瀝青。

為什么被稱作超硬質瀝青？張勝振表示，目前市面上常用的硬質瀝青軟化點一般在55℃以上，TLA湖瀝青（一種瀝青產品）的軟化點在90℃以上，而超硬質瀝青的軟化點為180℃。在瀝青軟硬程度指標——針入度（單位為0．1毫米，數值越小表示越硬）方面，硬質瀝青針入度小于25，TLA湖瀝青針入度為0至5，而超硬質瀝青則為近0。軟化點和針入度兩項指標意味著超硬質瀝青比常規瀝青更硬，有更好的高溫性能。

“超硬質瀝青對提高瀝青混合料高溫穩定性、減少路面車轍病害的作用明顯。”江蘇一諾路橋工程檢測公司副總經理徐萌說。

綜合各項優勢，超硬質瀝青可用于生產特種瀝青改性劑、瀝青混合料、抗車轍劑，也可用于其他對高溫性能要求較高的領域。

更適合我國南方道路鋪設

由于比較脆等原因，超硬質瀝青比較適合制作改性劑，與石油瀝青混合使用。在現有的工藝下，超硬質瀝青與石油瀝青不相容。“就像油和水一樣，成分不同，不相容，在混合使用時會分層。”張勝振說。針對這個問題，神華低碳所研發了特定的相容劑和相容軟化技術。試驗結果表明，軟化后，超硬質瀝青能較好均勻地分散在石油瀝青之中。

同時，由于超硬質瀝青中含有約50％的不溶物，其中有15％至20％的無機固體顆粒，30％至40％的有機固體顆粒，有機固體顆粒具有較強的黏性，使得固體顆粒容易團聚成大顆粒，不利于使用。為此，神華低碳所將研發的增韌劑、增柔相容劑與石油瀝青、超硬質瀝青按照一定比例混合，利用特有的分散技術，制備出SHA改性瀝青，解決了沉降及存儲穩定性問題。

超硬質瀝青含有較高比例的硫，這是神華低碳所不得不解決的問題。經過努力，神華低碳所研發出原位微交聯技術，消耗了硫，并使超硬質瀝青的性能變得更好。

據神華低碳所超硬質瀝青項目組成員魏建明介紹，應用原位微交聯技術可將超硬質瀝青制成SHA改性劑；采用特有的相容軟化技術和剪切混合技術可將SHA改性劑與石油瀝青、相容劑制成SHA改性瀝青。目前，神華低碳所研發了兩款SHA改性瀝青產品，一款用SHA－N改性劑制成，一款用SHA－S改性劑制成。利用現有的生產工藝可將SHA改性瀝青制成道路瀝青，且利用現有的施工技術即可施工。

2016年8月，SHA－N改性瀝青混合料應用于國家一級公路G110寧夏麻黃溝至正誼關橋段試驗鋪設。經過260天的測試，SHA－N改性瀝青混合料鋪設路段與對照路段相比，其他指標都比較好，但出現了橫向輕微裂縫。據悉，2016年8月到2017年4月，當地的最低溫度達－19℃。

“原因是多方面的，可能是產品本身的低溫柔性差，無法承受－20℃的溫度變化。”魏建明說，“目前，我們正在進行SHA－N改性劑不同配方的－10℃到－45℃下的低溫性能測試，優化配方，提高其耐低溫性能。”

而在南方鋪設的試驗路段，則體現出了用超硬質瀝青生產的改性瀝青的優越性能。南方無極端低溫天氣，溫度普遍較高，能比較好地發揮出超硬質瀝青高溫性能好的優點，并且避開低溫柔性差的缺點。

2016年12月，神華低碳所在G69重慶南川至貴州路段，用SHA－S改性瀝青混合料鋪筑了一段900米的試驗段，這是首次將SHA改性瀝青用于高速公路。

G69試驗段路面通車半年后，各項指標均符合技術要求，且路面無車轍、無裂縫。