SBS改性瀝青制備工藝

曲青龍

前言：

目前，改性瀝青在國內大部分省區得到了較廣泛的使用，其優越性越來越得到體現。根據不同的地區氣候特征，可制備各種性能優越，適合當地氣候及交通發展的改性瀝青。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、瀝青改性設備原理

改性瀝青技術及改性設備是一個有著廣闊發展前景的技術領域，通過在沒有改性的基質瀝青中加入各種高分子聚合物（即改性劑），經過充分的研磨、混合的改性工藝，生產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工藝

1.將基質瀝青從儲罐或脫桶器中打入瀝青升溫罐中，升溫至170℃；

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

3.打開并關閉改性設備控制柜面板上相應的瀝青閥門開關（手動模式需人工設置，自動模式不用），啟動膠體磨和變頻調速泵，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。磨的遍數是根據每磨一遍后，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育，即成為合格的改性瀝青，一般后期發育需要1～2個小時左右。

6.在現場改性的情況下，發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，美國公路戰略研究計劃（SHRP）提出了一個高性能瀝青路面系統的概念（Superpave），它從“最終的路用性”，而不是材料本身性能出發，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范規定的標準，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，再在現場把改性瀝青母體同基質瀝青摻配調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，剪切機的轉速、時間等參數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，改性劑和瀝青會發生離析現象，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，因而此法生產的改性瀝青存在質量不穩定的問題，質量很難達到改性瀝青規范規定的標準。

正因為上述方法生產的改性瀝青不能達到或不能充分達到規范規定的要求，才出現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量級而均勻地分散到基質瀝青中，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生。配備可以調節溫度的發育罐，以便混合物在最合適的溫度下繼續發育，聚合物以離散相狀態均勻分布呈全連續相的瀝青介質中，使聚合物改性劑形成一種穩定而富有彈性的網絡結構，以達到提高改性效果，抑制離析的目的。

研磨遍數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。經過研磨設定的遍數后，通過瀝青泵P2將改性瀝青泵入成品發育儲存罐T4，成品發育儲存罐設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發育，使聚合物改性劑形成一種穩定而富有彈性的網絡結構，性能更加優良。