改性瀝青技術(shù)及生產(chǎn)工藝介紹 

一、前言

1、瀝青

傳統(tǒng)意義上的瀝青是由樹脂包裹的瀝青質(zhì)分子團組成的膠體物質(zhì)，它呈現(xiàn)出很強的油質(zhì)狀態(tài)（即石油質(zhì)）。膠體分為溶膠（主要指液態(tài)密度）和凍膠（主要指固體密度），這取決于其成分間的平衡狀態(tài)。對瀝青來說，兩種狀態(tài)的平衡取決于瀝青質(zhì)和樹脂間的相互作用，并受到外界溫度的強烈影響。事實上，瀝青溫度的升高打破了其凍膠狀態(tài)，使瀝青分子團演變成溶膠狀態(tài)。

因而瀝青的一個重要特性就是常溫下呈現(xiàn)出固體或半固體，但隨溫度升高極易溶化。這一顯著的熱敏感性是瀝青的最重要的特征，也是其主要弱點。事實上，瀝青混合物應(yīng)能夠在全年不同的工作條件下保持其良好的性能。顯著的熱敏感性妨礙了瀝青混合物在高溫和低溫時呈現(xiàn)出良好的性能，因而必須改進瀝青的特性以提高產(chǎn)品性能。

二十多年來，國際國內(nèi)交通容量增長迅速，重型車輛在其中的比例也不斷增長。面對現(xiàn)在和將來的繁重的交通容量，使用傳統(tǒng)材料、按傳統(tǒng)方法設(shè)計的高速公路和機場跑道的瀝青路面的壽命將不斷降低。為了提高瀝青的產(chǎn)品性能，一個可行的方法就是選用某些高分子聚合體改變傳統(tǒng)瀝青的特性。

2、高分子聚合物

現(xiàn)有的高分子聚合體種類繁多，特性各異，一般分為塑性體和彈性體。同樣工作溫度下，其性能在很多方面都不同，特別是勁度、可變形性以及沖擊強度。圖表-1顯示了塑性體和高彈體代表性的應(yīng)力應(yīng)變特性。

圖（一）

很多高分子聚合體材料可以用來改變?yōu)r青的特性，下面我們舉例說明：

1、熱塑（性）塑料（高彈體）：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 （Styrene-Butatriene-Styrene，SBS）

苯乙烯-丁二烯         （Styrene-Butatriene，SB）

苯乙烯基-丁二烯-苯乙烯（radical Styrene-Butatriene-Styrene，Rsbs）

2、熱塑（性）塑料（塑性體）

乙烯-乙酸-乙烯脂      （Ethylene-Vinyl-Acetate，EVA）

乙烯-丙烯酸-甲酯      （Ethylene-Methyl-Acrylate，EMA）

聚乙烯                （Polyethylene，PE）

低密度聚乙烯          （Low Density Polyethylene，LDPE）

高密度聚乙烯          （High Density Polyethylene，LDPE）

3、乳膠

氯丁橡膠              （Polychloroprene）

天然橡膠              （Nature Rubber）

4、脆性橡膠           （Crumb Rubber）

在某些應(yīng)用實例中，幾種高分子聚合體也可以一同使用來改變?yōu)r青性能（即復(fù)合改性）。目前在中國應(yīng)用最多的是SBS改性瀝青。

3、改性瀝青

在過去公路建設(shè)的很多年中，雖然傳統(tǒng)材料性能良好，但隨著20年來交通容量的不斷增加，人類建設(shè)更安全、耐久的公路的要求日益迫切，這就使傳統(tǒng)瀝青性能上的局限性日益明顯。這實際上暴露出傳統(tǒng)瀝青本質(zhì)上的局限性：

溫度敏感性（高溫下易軟化，低溫下易碎裂）；

較低的機械性能和彈力性能；

易老化

表面狀況表現(xiàn)為：車轍、龜裂、松散

由于傳統(tǒng)瀝青的這些特定缺陷，同時從經(jīng)濟上考慮，公路工程人員，高速公路和機場建設(shè)的有關(guān)部門都希望采用更好的瀝青材料。傳統(tǒng)瀝青的缺陷可通過采用特殊設(shè)備，添加高分子聚合體來加以消除。改性瀝青的使用在歐洲已經(jīng)有了30年的歷史，在中國正大力普及。它不僅提高了道路的質(zhì)量，同時帶來了下列好處：

改進了瀝青的高溫及低溫性能

改進了瀝青的彈塑性，包括：提高了抗疲勞強度；提高了凝聚性和膠合性；提高了抗衰老性和抗氧化性。

4、改性瀝青的生產(chǎn)

現(xiàn)在生產(chǎn)高分子聚合物改性瀝青的技術(shù)流程已相當(dāng)成熟，并經(jīng)過在大量工程項目中實際應(yīng)用的驗證。改性瀝青的生產(chǎn)可以在專門的工廠內(nèi)加工完成—即工廠改性，也可以在鋪設(shè)現(xiàn)場加工完成—即現(xiàn)場。

現(xiàn)場改性因為改性瀝青隨生產(chǎn)隨鋪設(shè)，不會長期堆存，能保證改性瀝青性能穩(wěn)定，但生產(chǎn)環(huán)境一般不好，對生產(chǎn)方的技術(shù)和設(shè)備要求交高。

工廠改性可以在改性瀝青廠提前生產(chǎn)好，然后將其儲存在瀝青罐中，需要時再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。由于改性瀝青不能長期儲存，因此要加入穩(wěn)定劑以保證其不離析。工廠改性的好處是在不需要改性瀝青時工廠可以提前大量生產(chǎn)并儲存，在大量需要時可以集中供貨。但其也有須特別注意的，因為當(dāng)長時間處于高溫或低溫儲藏狀態(tài)時，很多預(yù)處理過的改性瀝青對溫度的降低都十分敏感，在儲存、運輸、使用過程中的把握不好溫度升降，將會對改性瀝青的品質(zhì)造成影響。

改性瀝青的生產(chǎn)工藝流程見圖二。

圖（二）

有時還填充某些芳香族類成分來改進瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而增強其穩(wěn)定性。

改性瀝青生產(chǎn)的核心是高速剪切膠體磨，我公司MAT系列膠體磨是專門為生產(chǎn)改性瀝青而研發(fā)出來的，并經(jīng)過世界各地的改性瀝青廠和施工現(xiàn)場的實地檢驗，性能良好。我們使用的膠體磨是目前最先進、最實用的，其結(jié)構(gòu)見圖三。

圖（三）

生產(chǎn)時必要的剪切次數(shù)只能通過實驗室試驗并在改性瀝青設(shè)備加工的檢測結(jié)果來確定。生產(chǎn)時瀝青的溫度也是非常關(guān)鍵的，一般要求最低溫度為攝氏170℃，具體值取決于瀝青的標號和添加高分子聚合體的百分比。在正常情況下生產(chǎn)改性瀝青所需高分子聚合體的添加量應(yīng)在4%到6%左右。

三、生產(chǎn)工藝流程及特點

1、改性劑

針對曲靖地區(qū)地理氣候相對寒冷的特點，我們將采用復(fù)合改性技術(shù)，該生產(chǎn)技術(shù)去年在硯-平高速上也進行了應(yīng)用，效果非常好。本復(fù)合改性方案為：

——主改性劑SBS選用岳陽石化4303（道改Ⅱ號改進型），含量3~3.2%；

——輔助改性劑SBR，經(jīng)過我們預(yù)先改性處理，含量1.5~2‰；

——助劑，專門為本技術(shù)配方研制，含量1.5~2‰。

以上具體含量要在曲靖工地生產(chǎn)現(xiàn)場通過對加工后的改性瀝青指標的檢測來調(diào)整實際含量，其是以最佳的性能指標來決定的。

SBS是目前廣泛使用的、能基本適應(yīng)各種地區(qū)氣候環(huán)境條件的通用改性劑，其特點是能提供良好的高低穩(wěn)性能，特別是高溫性能突出，能大大提高瀝青的軟化點，防止路面高溫時的軟化擁包、車轍等損壞，并與瀝青有很好相溶性和穩(wěn)定性。

SBR則具有突出的延展性和彈性恢復(fù)，有著非常好的低溫性能，對冬季防止路面開裂等問題有非常好的效果；

由于SBS和SBR的相溶性不同，因此需要專門的助劑來促使其發(fā)生反應(yīng)，更好地分散、溶和，并使其被打亂的高分子結(jié)構(gòu)重新結(jié)合，形成織構(gòu)態(tài)，這樣就大大提高了瀝青的各項性能。其反應(yīng)溫度在170℃以上。

由此可見，采用此復(fù)合改性技術(shù)，可以同時提高高溫和低溫的性能，更適合云南溫差大的氣候特點，保證路面的質(zhì)量和耐久性。

2、改性瀝青指標

用以上復(fù)合改性瀝青技術(shù)，我們將比國家Ⅰ-C標準要求更高一些，以留出更大余地，具體的指標設(shè)定為：軟化點：>75℃，            5℃延度：>35㎝，

針入度：90#瀝青：>70，   70#瀝青：>55。