SBS改性瀝青制備工藝

曲青龍

前言：

目前，改性瀝青在國內(nèi)大部分省區(qū)得到了較廣泛的使用，其優(yōu)越性越來越得到體現(xiàn)。根據(jù)不同的地區(qū)氣候特征，可制備各種性能優(yōu)越，適合當?shù)貧夂蚣敖煌òl(fā)展的改性瀝青。因此，合理地選擇改性劑及工藝和配方，可以大大增強瀝青混合料的抗永久變形能力、抗低溫開裂能力、抗疲勞開裂能力以及抗水損壞能力。

一、瀝青改性設(shè)備原理

改性瀝青技術(shù)及改性設(shè)備是一個有著廣闊發(fā)展前景的技術(shù)領(lǐng)域，通過在沒有改性的基質(zhì)瀝青中加入各種高分子聚合物（即改性劑），經(jīng)過充分的研磨、混合的改性工藝，生產(chǎn)出使瀝青和瀝青混合物的性能得到大大改善的瀝青混合料——改性瀝青。

二、改性瀝青布局及生產(chǎn)工藝

1.將基質(zhì)瀝青從儲罐或脫桶器中打入瀝青升溫罐中，升溫至170℃；

2.將升溫后的基質(zhì)瀝青和改性劑按設(shè)計比例分別通過改性瀝青設(shè)備上的計量泵和改性劑輸送系統(tǒng)加入到改性瀝青設(shè)備的攪拌罐1中，邊加料邊攪拌，進行溶漲，至預先設(shè)定的數(shù)量。這樣攪拌罐1中就形成瀝青和改性劑的混合料；

3.打開并關(guān)閉改性設(shè)備控制柜面板上相應的瀝青閥門開關(guān)（手動模式需人工設(shè)置，自動模式不用），啟動膠體磨和變頻調(diào)速泵，將攪拌罐1中的瀝青混合料通過膠體磨磨一遍打入到攪拌罐2中，全部磨完停機；

4.再將攪拌罐2中磨過一遍的瀝青混合料通過變頻調(diào)速泵和膠體磨磨一遍打入到攪拌罐1中，如此反復共磨3～6遍，即可得到加工好的改性瀝青。磨的遍數(shù)是根據(jù)每磨一遍后，通過對磨后的改性瀝青指標進行檢驗，以達到要求的遍數(shù)來決定的；

5.將加工好的改性瀝青泵到帶有攪拌器的改性瀝青儲存罐中，在儲存的時候進行后期發(fā)育，即成為合格的改性瀝青，一般后期發(fā)育需要1～2個小時左右。

6.在現(xiàn)場改性的情況下，發(fā)育罐和儲存罐可共用一個罐。改性瀝青儲存罐可直接與拌和站相連，隨用隨抽。此時改性瀝青的儲存時間一般不要超過24小時，儲存溫度在150～160℃左右。

三、改性方法的比較

從二十世紀70年代歐洲和美國開始研究改性瀝青材料和改性工藝，先后出現(xiàn)了改性瀝青制作的直接投入法、溶解法、簡單攪拌法、母體法、高速剪切法和專用膠體磨研磨均混法等。改性劑主要有三大類：橡膠類（SBR、CR、EPDM等）、熱塑性橡膠類（SBS、SIS、SBD等）、熱塑性樹脂類（PE、EVA等）。九十年代，美國公路戰(zhàn)略研究計劃（SHRP）提出了一個高性能瀝青路面系統(tǒng)的概念（Superpave），它從“最終的路用性”，而不是材料本身性能出發(fā)，對改性瀝青的制作以及性能分析提出了一系列新的概念和方法。

下面，將各種改性方法進行比較：

根據(jù)Superpave，溶解法、直接投入法和簡單攪拌法制作的改性瀝青根本不能達到改性的瀝青規(guī)范規(guī)定的標準，因而不再被采用。

母體法是先采用高速剪切混煉或溶劑法等工藝制備加工成高劑量聚合物改性瀝青母體，再在現(xiàn)場把改性瀝青母體同基質(zhì)瀝青摻配調(diào)稀成要求劑量的改性瀝青使用。由于母體使用的母體瀝青與工程使用的瀝青品種不一致時會存在配伍的相溶性問題，以及二次摻配的不均勻性等難以克服，同時由于殘余溶劑會對混合料產(chǎn)生損害，改性劑離析嚴重等，而不再被使用。

采用高速剪切法制作改性瀝青時，剪切機的轉(zhuǎn)速、時間等參數(shù)會影響改性瀝青的性能，同時高速剪切會引入大量的空氣氣泡到瀝青中，改性劑和瀝青會發(fā)生離析現(xiàn)象，而且存在剪切死角，改性劑剪切不均勻，導致瀝青和改性劑不能混合均勻，因而此法生產(chǎn)的改性瀝青存在質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，質(zhì)量很難達到改性瀝青規(guī)范規(guī)定的標準。

正因為上述方法生產(chǎn)的改性瀝青不能達到或不能充分達到規(guī)范規(guī)定的要求，才出現(xiàn)使用膠體磨來制備高性能的改性瀝青。其基本原理為在基質(zhì)瀝青中加入改性劑，通過高溫混融及膠體磨的研磨，使改性劑顆粒達到較小的數(shù)量級而均勻地分散到基質(zhì)瀝青中，形成良好的改性瀝青。

四、制備工藝

采用計算機控制全電子計量的瀝青改性設(shè)備，準確控制劑量。自動化程度高，對瀝青、改性劑采用電子電腦計量，克服了瀝青容重變化大以及改性劑人工稱量所帶來的不利影響，特別是在計算機的智能控制下，在加入基質(zhì)瀝青的同時加入改性劑，并且進行有效的攪拌，使瀝青和改性劑在進入膠體均化磨前就已充分混合均勻，并且改性劑充油率高，溶脹良好，克服了人工投料的不均、膨脹結(jié)塊和難以研磨等缺點，保證了改性劑有充足的溶脹時間和正確的溶脹溫度，并抑制膠體磨升溫，避免膠體磨的升溫使改性劑降解等不利情況的發(fā)生。配備可以調(diào)節(jié)溫度的發(fā)育罐，以便混合物在最合適的溫度下繼續(xù)發(fā)育，聚合物以離散相狀態(tài)均勻分布呈全連續(xù)相的瀝青介質(zhì)中，使聚合物改性劑形成一種穩(wěn)定而富有彈性的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，以達到提高改性效果，抑制離析的目的。

研磨遍數(shù)可選定全研磨一遍到完全研磨六遍，完全研磨克服了平均研磨次數(shù)的概率性，使改性劑得以充分磨細分散，真正做到改性劑平均顆粒細度小于3μm。經(jīng)過研磨設(shè)定的遍數(shù)后，通過瀝青泵P2將改性瀝青泵入成品發(fā)育儲存罐T4，成品發(fā)育儲存罐設(shè)有加熱保溫以及攪拌防離析裝置，在攪拌防離析裝置的作用下改性瀝青繼續(xù)發(fā)育，使聚合物改性劑形成一種穩(wěn)定而富有彈性的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，性能更加優(yōu)良。