談改性瀝青的加工工藝及配合比設計

謝松巖

（盤錦遼河油田大力集團有限公司，遼寧 盤錦 124000）

1 改性瀝青的配合比設計分析

根據(jù)項目建設地實際氣候環(huán)境情況、交通荷載情況、路面病害以及材料品牌等多數(shù)情況，對道路瀝青的各種材料進行實驗和組合，并以此來進行配合比設計，主要可以從以下幾個方面進行詳細的分析，希望能對改性瀝青配合比設計提供參考。

1.1 瀝青原材料以及各項檢測指標參數(shù)

在配合比設計的階段，需要包括對基質(zhì)瀝青、改性劑、穩(wěn)定劑、橡膠油等各項參數(shù)進行檢測，保證實際材料選擇能夠滿足配合比設計的基本要求，對實際材料質(zhì)量進行確定，進而減少后續(xù)生產(chǎn)以及配合比設計中出現(xiàn)問題，對最終效果和質(zhì)量進行保障。

1.2 改性劑添加量的設計要點

SBS改性劑作為一種塑彈性較強的添加劑，自身能夠?qū)Ω邷睾偷蜏赜兄己玫倪m應效果，并且也會兼具良好的橡膠和塑料性能，由于現(xiàn)階段規(guī)范標準對改性瀝青質(zhì)量控制的要求較為寬泛，改性劑添加量的實際標準也有明確的范圍，當SBS改性劑添加量較低的時候，瀝青材料自帶的異味可以被SBS進行溶解，對瀝青材料的改性效果不夠明顯，而隨著改性劑添加的不斷增加，瀝青和改性劑之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和連續(xù)體系的時候，就能夠滿足路面施工的基本要求，如果在后續(xù)對瀝青材料持續(xù)增加，瀝青的各項性能指標也會有著明顯轉(zhuǎn)變，但是隨之而來的也是成本的不斷提升。

綜合性對成本因素進行考慮后，可以根據(jù)工程標準的實際情況，對改性劑添加量進行調(diào)整和設計，更好地保證配合比設計的效果和質(zhì)量，能夠滿足施工的實際需求，文章主要以基質(zhì)瀝青90#作為分析對象，對實際SBS改性劑的添加量進行研究（如表1所示）。

表1 SBS改性劑配合設計參數(shù)表

1.3 實驗過程以及最終檢驗結(jié)果分析

從多數(shù)工程建設情況來看，改性瀝青的加工多數(shù)都是使用現(xiàn)場改性瀝青加工模式進行，但是在近幾年來，隨著改性瀝青加工設備、加工工藝、加工質(zhì)量、加工環(huán)境以及加工效率等多方面要求的提升，工廠化的加工模式不斷應用，在實際改性瀝青混合料加工的階段中，會對多種先進設備和智能化工藝進行使用，工藝技術(shù)的使用也替代傳統(tǒng)現(xiàn)場改性加工的模式，成為今后改性瀝青加工的主要趨勢。

工廠化改性瀝青加工流程，主要是根據(jù)分子聚合物SBS改性劑和基質(zhì)瀝青作為主要的分析材料，在實際實驗的過程中，實驗人員會將基質(zhì)瀝青進行快速的加熱，保證瀝青溫度能夠控制在130 ℃左右，再將加熱完成后的瀝青材料輸送到生產(chǎn)區(qū)域，經(jīng)過轉(zhuǎn)換器將瀝青材料持續(xù)加入，并輸送到高溫罐中進行存儲，在這個過程中實驗人員還需要將預混閥門開啟，通過對瀝青流量的控制，對實際溫度進行改善，對混合罐中含有的瀝青數(shù)量進行控制，在開啟攪拌裝置后，在瀝青材料中緩慢加入一定的改性劑，每間隔5 min左右添加一次改性劑，保證攪拌速度的均勻性，然后將材料導入到高速剪切、研磨的裝置中，通過物理方式將改性劑進行切合，并傳輸?shù)桨l(fā)育罐中。發(fā)育罐的溫度需要控制在175 ℃左右的范圍內(nèi)，發(fā)育時間也需要保證在6 h，在對流作用的幫助下，瀝青中含有的軟性組織通過分解，在改性顆粒中進行擴散，改性劑小塊均勻地分散在瀝青材料的各個結(jié)構(gòu)中，逐漸發(fā)生膨脹、溶解的現(xiàn)象，最終充分與基質(zhì)瀝青進行融合。此外，在實驗的過程中，還需要在發(fā)育機中對葉片轉(zhuǎn)動速度進行調(diào)整，每間隔30 min對穩(wěn)定劑進行適當?shù)奶砑?，保證材料混合的穩(wěn)定效果，確保改性劑和瀝青之間能夠產(chǎn)生化學反應，在穩(wěn)定劑全部添加完成后，需要確保攪拌時間在5 h左右，形成較為完整的改性瀝青結(jié)構(gòu)。根據(jù)SBS不同添加量，在相同實驗的情況下，對最終技術(shù)性能指標變化參數(shù)進行記錄，這樣也能夠確保改性瀝青材料整體質(zhì)量的科學性以及合理性（如表2所示）。

表2 改性瀝青混合料實驗結(jié)果分析表

1.4 對最佳配合比進行確定

1.4.1 SBS摻入量對改性瀝青溫度敏感性造成的影響針入度實驗主要是對瀝青在特定條件背景下，對溫度敏感性的分析和研究，主要是對瀝青在固態(tài)條件下，分子作用力之間影響的宏觀表現(xiàn)，能夠?qū)r青感溫性能以及抗車轍能力進行分析和反應，對低溫抗裂性能、耐久性能等多種性能進行研究，從而更好地保證工程建設的實際效果和質(zhì)量。在道路石油瀝青中有效地將改性劑進行調(diào)節(jié)，可以發(fā)現(xiàn)針入度有著較為明顯的標注，當改性劑的含量不斷上升，實際針入度也會產(chǎn)生一定的改變。根據(jù)實際工程建設施工效果的標準和要求，適當?shù)母男詣饺肓窟M行調(diào)整，從而更好地保證瀝青材料整體質(zhì)量，能夠滿足工程建設質(zhì)量的要求，實現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新和全面優(yōu)化。

1.4.2 SBS摻入量對改性瀝青高溫穩(wěn)定性造成的影響軟化點實驗主要是對瀝青的高溫性能進行檢測，在同一個等級的溫度標準下，對瀝青硬化點和低落點之間的流動性能進行檢測，當施工階段中，瀝青與改性劑進行結(jié)合后，改性瀝青軟化點將會持續(xù)提升，當改性劑摻入量達到一定標準后，瀝青軟化點將不能滿足施工的基本技術(shù)要求，因此在配合比設計的階段中，需要參考工程建設的標準和需求，對瀝青的添加量進行控制和調(diào)節(jié)，從而更好地保證改性劑添加量符合瀝青施工的標準要求。

1.4.3 SBS摻入量對改性瀝青低溫柔韌性造成的影響改性瀝青低溫柔韌性主要是通過延度指標進行控制，延度的大小將會對低溫變形能力造成直接的影響，在不斷的分析和研究中可以發(fā)現(xiàn)，當瀝青材料中加入改性劑之后，延度會出現(xiàn)明顯的變化，讓改性劑的含量在3.5%范圍內(nèi)，延度會有著明顯的下降，這也就表明改性劑添加量逐漸提升，對瀝青延度造成的影響越發(fā)明顯，而改性瀝青的低溫延度也會隨著改性劑的添加出現(xiàn)變化。在實驗的過程中發(fā)現(xiàn)，改性劑添加量的持續(xù)增加，讓瀝青材料受到改性劑的影響，出現(xiàn)連續(xù)分散的情況，分子之間的致密效果更加明顯，導致分子運動逐漸困難，最終導致改性瀝青的延度逐漸變化。通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，改性劑摻量需要結(jié)合工程技術(shù)標準要求進行改變，從而更好地滿足技術(shù)規(guī)范要求。

1.4.4 SBS摻入量對改性瀝青彈性指標造成的影響

彈性恢復實驗主要是對瀝青材料，在外部作用力影響下恢復原樣所需要的時間，瀝青作為粘彈性較為良好的材料，在使用中能夠具備較為良好的彈性和延遲彈性，變形能力也相對較好，在外部作用力的影響下，瀝青材料能夠快速恢復原有的形狀，但是變形效果在外力影響下會產(chǎn)生永久變形。改性劑的有效添加，也會提升瀝青材料的彈性和延遲彈性，降低瀝青材料變形情況的產(chǎn)生。當瀝青材料因為荷載作用出現(xiàn)變形后，會展現(xiàn)出良好的恢復能力，實際使用的耐久性也較為良好。在分析實驗的過程中可以發(fā)現(xiàn)，改性劑的添加量與瀝青材料彈性恢復有著直接的關(guān)系，當改性劑摻入量在3.5%的時候，瀝青彈性恢復不能滿足技術(shù)的要求，因此需要結(jié)合實際技術(shù)標準和要求，對改性劑配合比進行調(diào)整與優(yōu)化，進而保證實際工程建設的整體效果和質(zhì)量。

1.4.5 SBS摻入量對改性瀝青黏性指標造成的影響

通過實際分析可以發(fā)現(xiàn)，當改性劑摻入量在3.5%范圍內(nèi)是，改性瀝青運動黏度能夠滿足施工技術(shù)的標準要求，更好地提升改性瀝青施工的整體質(zhì)量和效果。根據(jù)實際實驗結(jié)果分析來看，當改性劑摻入少量配比要求不同的時候，實際基質(zhì)瀝青會出現(xiàn)不同的變化。因此，為了能夠更好地保證實際工程建設效果和質(zhì)量，就需要在滿足工程技術(shù)要求和施工標準的基礎上，對改性劑添加量進行調(diào)整和控制，確保后續(xù)施工的效果和穩(wěn)定性。

2 改性瀝青加工工藝分析

2.1 改性瀝青相容性機理

改性瀝青主要是由高分子聚合物組成，利用物理和化學的方式，能夠?qū)r青分子結(jié)構(gòu)進行分散、重組，從而形成全新的結(jié)構(gòu)形式。物理共混主要是指代瀝青與改性劑混合的階段中，利用各種物理的方式將改性劑充分攪拌在瀝青材料中，保證改性劑與瀝青不會產(chǎn)生明顯的化學反應，這也就是物理方式的共融。在攪拌的過程中，需要適當?shù)膶⒏男詣┘尤氲綖r青材料中，保證改性劑能夠充分與瀝青材料進行融合，對最終融合的效果進行保障，隨著改性劑的不斷添加，瀝青材料也會出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)變化，這也是改性瀝青相容性的具體分析。

化學交聯(lián)過程，主要是通過在瀝青材料中添加大量的穩(wěn)定劑，確保改性劑與瀝青之間能夠產(chǎn)生明顯的化學反應，從而對實際結(jié)構(gòu)形態(tài)進行轉(zhuǎn)變。因此，在經(jīng)過物理和化學方式的改性瀝青，能夠從根本上改善問題的存在，提升改性瀝青的整體性能和效益，避免出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。

聚合物之間存在一定的吸附效果，因此在攪拌的過程中也會容易出現(xiàn)離析的情況，相容性主要是將分散的聚合物，按照一定的顆粒直徑，均勻地分布在瀝青材料中，實際的改性效果較為明顯。因此，在改性瀝青生產(chǎn)的過程中，需要有效地改善相容性的問題，確保瀝青材料攪拌充分，避免產(chǎn)生離析的情況，對瀝青材料整體質(zhì)量造成危害和影響。

2.2 生產(chǎn)基質(zhì)瀝青的選擇

改性瀝青在生產(chǎn)加工的階段中，需要在集料瀝青中添加少量或者適量的塑性橡膠材料，通過一定的加工手段保證實際材料生產(chǎn)的效果，改性瀝青的各項性質(zhì)都會與基質(zhì)瀝青有著密切的關(guān)聯(lián)。因此，在加工的階段中，需要對基質(zhì)瀝青的材料質(zhì)量進行選擇，保證基質(zhì)瀝青材料能夠滿足工程建設的標準要求。通常情況下，改性瀝青會按照等級進行劃分，而針入度需要控制在25以下，根據(jù)不同的基質(zhì)瀝青材料，實際的改性劑添加量也會產(chǎn)生變化，加工人員需要及時對各種材料性能進行把控，從而更好地保證加工生產(chǎn)的效果和質(zhì)量。

2.3 加工生產(chǎn)工藝分析

在配合比實驗完成后，需要嚴格按照配合比設計的相關(guān)要求，對加工條件、配方情況以及加工工藝進行確定，根據(jù)實際生產(chǎn)加工的需求量，對瀝青材料和改性劑使用量進行確定。在加工的階段中，需要利用研磨裝置對膠體進行研磨，在確保實際產(chǎn)量的同時，確保改性劑和瀝青混合的穩(wěn)定性，實現(xiàn)均勻攪拌的目標。改性劑的添加需要由專業(yè)的電子稱重系統(tǒng)進行控制，保證實際添加量符合配合比設計的相關(guān)標準和要求。在實際生產(chǎn)加工的過程中，需要利用信息化技術(shù)手段，對改性瀝青配比、加工溫度、發(fā)育溫度、發(fā)育時間等關(guān)鍵性的參數(shù)進行遠程操控。在生產(chǎn)完成后，還需要對瀝青材料的各項性能指標進行檢測，與原有的材料進行對比，保證各項參數(shù)都能夠滿足實際工程使用標準，按照行業(yè)的規(guī)范要求和相關(guān)條例，對實際檢測結(jié)果進行分析，更好地保證瀝青材料能夠滿足實際生產(chǎn)的標準和要求。

3 結(jié)束語

文章主要針對現(xiàn)階段改性瀝青配合比設計進行分析，通過研究實踐和結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)合工程和基質(zhì)瀝青材料的不同，實際改性劑配合量也會存在明顯的變化。為了能夠保證工程建設的質(zhì)量和要求，就需要結(jié)合實際建設情況，對配合比進行調(diào)整，保證各項參數(shù)指標都能夠滿足技術(shù)要求。改性瀝青的性能較為良好，能夠改善路面病害問題，延長實際路面使用年限，對養(yǎng)護成本進行控制，是今后道路工程建設的主要材料之一。