煤直接液化残渣(Direct Coal Liquefaction Residue,DCLR)是煤直接液化技术中必然产生的一种副产物,传统方式是作为废弃物直接处理或配焦燃烧等,经研究发现可将其开发成道路用沥青改性剂,变废为宝。由于DCLR与石油沥青存在物性及组成上的差异,导致DCLR改性沥青的低温特性较差。为了确保DCLR改性沥青的低温特性,并均匀、长期稳定地分散在沥青相中,本文选用5种不同种类增容剂对其低温特性进行改善,并采用不同的低温特性评价手段(双边缺口拉伸试验、扩展弯曲梁流变试验、Burgers模型黏弹参数分析)对其低温特性进行研究。首先,选定5种不同种类增容剂(芳烃油、煤油、苯甲醛、硅烷偶联剂和二甲苯),结合其材性特点,通过试验设计及数理分析,考虑增容剂类型、掺量、剪切时间对DCLR改性沥青综合性能的影响规律,最终确定了含有增容剂的DCLR改性沥青最佳制备工艺。其次,基于断裂功理论,采用双边缺口拉伸试验对加入不同种类增容剂后的DCLR改性沥青低温特性进行表征,发现增容剂的加入会在一定程度上影响沥青的拉伸柔韧性,合适的增容剂能够显著降低DCLR改性沥青内部发生开裂的可能性;同时基于扫描电镜技术并结合图像处理软件对6种DCLR改性沥青的微观结构分析,证明了增容剂的加入能够影响DCLR在沥青中的分散状况,有助于DCLR在沥青中的均匀稳定分散,可以在一定程度上避免发生DCLR在沥青相中的聚集成团。第三,采用扩展弯曲梁流变试验及原子力显微镜宏、微观相结合的试验手段,研究了物理硬化对DCLR改性沥青低温特性的影响规律。结果表明,持续的低温是造成沥青发生物理硬化现象的重要原因,环境温度越低,则物理硬化表现越显著,低温物理硬化的发生造成了沥青低温等级的可靠性下降,温度与低温持续时间共同决定着沥青低温等级损失大小;同时,持续的低温会诱导沥青中发生蜡结晶及沥青质、胶质等的相互叠加聚集而破坏沥青相平衡体系,形成体态增大的“蜂状结构”从而更易产生应力集中。增容剂的加入可以在不同程度上降低DCLR改性沥青的低温等级损失,减弱物理硬化对沥青低温特性的不利影响,避免沥青在实际路面环境中出现早期开裂或过度开裂。最后,基于Burgers模型各项黏弹参数低温特性评价指标的联合分析可以发现,增容剂的加入可以在一定程度上提高沥青的应力松弛能力,快速释放消散内部过多积压的能量从而降低能量的储存,提高DCLR改性沥青的低温特性。结合上述宏、微观试验手段以及数学模型的验证分析,可以确定出5种增容剂对DCLR改性沥青低温特性作用效果优劣排序为:芳烃油>硅烷偶联剂>苯甲醛>煤油>二甲苯。