SBS改性瀝青生產工藝關鍵技術的控制

薛　輝,房士偉,馬慶偉,郭　平

SBS改性瀝青生產工藝關鍵技術的控制

薛輝1,房士偉2,馬慶偉3,郭平3

(1.陜西省交通建設集團公司,陜西西安710075;2.長安大學公路學院,陜西西安710054; 3.西安公路研究院,陜西西安710065)

為了控制SBS改性瀝青的性能,針對其在生產過程中的剪切時間、剪切溫度以及剪切速率等方面的問題,使用ESSO90＃瀝青為基質瀝青,4303 SBS為改性劑,利用三種不同的生產方法進行試驗.結果表明:剪切時間與SBS改性劑的用量有關,一般在45 min～2 h,剪切溫度在170℃～ 175℃之間,剪切速率6 000 r·min－1,上述條件下SBS改性瀝青的路用性能最佳.

SBS改性瀝青;生產工藝;試驗;路用性能

0　引　言

SBS改性瀝青良好的路用性能與其生產工藝密不可分,其中,剪切時間、剪切溫度以及剪切速率是決定改性效果的三個關鍵因素[1-2].在生產工藝中,剪切時間影響SBS改性劑的剪切效果,如果剪切時間過短,SBS改性劑不夠細,那么改性效果不佳;剪切溫度也是影響改性效果的重要因素,溫度太高,瀝青會老化,改性劑也可能裂解,而溫度太低,瀝青的稠度會太大;剪切速率則直接影響生產效率.因此,為了得到較好的改性效果,如何控制SBS改性瀝青的剪切時間、剪切溫度和剪切速率顯得尤為重要[3-5].

本文研究了ESSO 90＃瀝青作為基質瀝青,4303 SBS作為改性劑,分別采用不同剪切時間、剪切溫度和剪切速率來生產SBS改性瀝青,并將改性瀝青的性能指標進行對比,以獲得上述三種因素的最佳值.

1　試驗材料及方法

試驗采用的基質瀝青為ESSO 90＃瀝青,改性劑為4303 SBS,SBS改性劑摻量均為4%,SBS改性瀝青的質量均為1 kg.

采用三種不同的生產工藝生產SBS改性瀝青,并測試SBS改性瀝青的針入度、軟化點、延度、運動粘度、彈性恢復以及老化后的質量損失、殘留針入度及延度,研究生產工藝過程中剪切時間、剪切溫度以及剪切速率對SBS改性瀝青性能的影響.第一種工藝,采用不同剪切時間,相同的剪切溫度和剪切速率生產SBS改性瀝青,研究剪切時間對SBS改性瀝青性能的影響;剪切時間分別為30 min、45 min、60 min、75 min、90 min、105 min、120 min,剪切溫度為170℃,剪切速率為6 000 r·min－1.第二種工藝,采用不同剪切溫度,相同的剪切時間與剪切速率生產SBS改性瀝青,研究剪切溫度對SBS改性瀝青性能的影響;剪切溫度分別為160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃,剪切時間為45 min,剪切速率為6 000 r·min－1.第三種工藝,采用不同剪切速率,相同的剪切時間與剪切溫度生產SBS改性瀝青,研究剪切速率對SBS改性瀝青性能的影響;剪切速率分別為3 000 r·min－1、4 000 r·min－1、5 000 r·min－1、6 000 r·min－1、7 000 r·min－1,剪切時間為45 min,剪切溫度為170℃.按照上述三種生產工藝進行試驗時,在剪切之前,SBS改性劑均在基質瀝青中溶脹30 min,溫度在165℃～170℃之間;加工好的SBS改性瀝青在烘箱中發(fā)育2 h并攪拌,溫度為170℃～175℃.

2　試驗結果及其數據分析

2.1剪切時間對SBS改性瀝青性能的影響

在不同的剪切時間下,SBS改性瀝青性能指標的變化見表1,變化趨勢如圖1所示.

表1　SBS改性瀝青性能隨剪切時間的變化

由圖1可知,SBS改性瀝青各指標隨剪切時間的變化趨勢如下:針入度隨剪切時間的增加而逐漸減小,當剪切時間為45 min時,針入度開始趨于穩(wěn)定,僅小幅度降低;剪切60 min后針入度僅比剪切45 min的針入度小1.3%;延度、135℃運動粘度、彈性恢復都隨剪切時間的增加而逐漸增大.當剪切時間超過60 min,三項指標均趨于穩(wěn)定,僅小幅度增加.

綜上可知,當剪切時間為45 min時,SBS改性瀝青的性能指標與生產效率達到最佳.因此, 45 min是生產1 kg SBS改性瀝青的最佳剪切時間.但由于剪切時間還與SBS改性瀝青的生產量有關,一般選擇在45～120 min.

2.2剪切溫度對SBS改性瀝青性能的影響

在不同剪切溫度下,SBS改性瀝青性能指標的變化見表2,變化趨勢如圖2所示.

圖1　SBS改性瀝青各個指標值隨剪切時間的變化趨勢

由圖2可知,針入度隨剪切溫度的升高逐漸減小,當剪切溫度在170℃～180℃時,針入度趨于穩(wěn)定,當剪切溫度大于180℃時,針入度減小幅度明顯增加;當剪切溫度在160℃～170℃時,延度、彈性恢復隨剪切溫度的增加而增大;當剪切溫度在170℃～180℃時,延度、彈性恢復趨于穩(wěn)定,當剪切溫度在180℃～190℃時,延度、彈性恢復隨剪切溫度的增加而減小;軟化點、運動粘度隨剪切溫度的升高而逐漸增大,當剪切溫度在170℃～180℃時,軟化點、運動粘度趨于穩(wěn)定,當剪切溫度大于180℃時,其增加幅度明顯加大.

表2　SBS改性瀝青性能隨剪切溫度的變化

由上可知,當剪切溫度在170℃～180℃時, SBS改性瀝青的各個指標值均趨于穩(wěn)定;當剪切穩(wěn)定小于170℃時,各指標值明顯偏小,老化后延度也不滿足要求;當剪切穩(wěn)定大于180℃時,老化后延度同樣不能滿足要求.因此,生產SBS改性瀝青的最佳溫度在170℃～180℃之間.

2.3剪切速率對SBS改性瀝青性能的影響

不同剪切速率下SBS改性瀝青性能指標的變化見表3,變化趨勢如圖3所示.

圖2　SBS改性瀝青各個指標值隨剪切溫度的變化趨勢

表3　SBS改性瀝青性能隨剪切速率的變化

由圖3可知,SBS改性瀝青各個指標值隨剪切速率的變化趨勢如下:針入度隨剪切速率的增加而逐漸減小,當剪切速率超過6 000 r·min－1,針入度趨于穩(wěn)定;延度、軟化點、運動粘度、彈性恢復均隨剪切速率的增加而增大,當剪切速率超過6 000 r·min－1時,上述性能均趨于穩(wěn)定.

圖3　SBS改性瀝青各個指標值隨剪切速率的變化趨勢

當剪切速率為6 000 r·min－1時,SBS改性瀝青的各個指標值均開始趨于穩(wěn)定,即各指標值達到最佳.因此,生產SBS改性瀝青的最佳剪切速率為6 000 r·min－1.

3　結　語

(1)SBS改性瀝青的性能與生產工藝密切相關.若采用的剪切時間、剪切溫度或剪切速率不合理,會對SBS改性瀝青的性能產生較大的影響.

(2)生產1 kg SBS改性瀝青的最佳剪切時間為45 min,但剪切時間與SBS改性瀝青的生產量有關,應視具體情況而定.

(3)最佳剪切速率為6 000 r·min－1.

(4)剪切溫度應控制在170℃～180℃之間,不應高于180℃.

[1]郝培文.瀝青及瀝青混合料[M].北京:人民交通出版社, 2009.

[2]叢玉鳳,廖克檢,翟玉春.SBS改性瀝青生產工藝參數的考察[J].石油化工高等學校學報,2005,18(2)::32-35.

[3]叢玉鳳.無機材料對SBS改性瀝青穩(wěn)定作用的研究[D].沈陽:東北大學,2005.

[4]齊文廷.SBS改性瀝青生產工藝及主要技術指標評價[J].科技論壇,2012(12):40.

[5]崔巖,李洪利.SBS改性瀝青生產控制要點[J].北方交通, 2013(6):69-71.

[責任編輯:杜衛(wèi)華]

Control over Key Technology for Production Process of SBS Modified Asphalt

XUE Hui1,FAN Shiwei2,MA Qingwei3,UO Ping3
(1.Shaanxi Provincial Communication Construction roup,Xi?an 710075,Shaanxi,China; 2.School of Highway,Chang?an University,Xi?an 710054,Shaanxi,China; 3.Xi?an Highway Research Institute,Xi?an 710065,Shaanxi,China)

In order to study the effect of shearing time,shearing temperature,shearing rate on the properties of SBS modified asphalt in the production process,the test was conducted on ESSO 90＃matrix asphalt and 4303 SBS modifier.The results show that the shearing time relates to the amount of SBS modified asphalt,generally varying from 45 minutes to 2 hours;the shearing temperature is between 170℃and 175℃;the shearing rate is 6 000 r?min－1.If so,the pavement performance of SBS modified asphalt reaches the best.

SBS modified asphalt;production technology;test;pavement performance

U414.03

B

1000-033X(2015)01-0058-04

2014-10-08