SBS改性沥青制备工艺

曲青龙

前言：

目前，改性沥青在国内大部分省区得到了较广泛的使用，其优越性越来越得到体现。根据不同的地区气候特征，可制备各种性能优越，适合当地气候及交通发展的改性沥青。因此，合理地选择改性剂及工艺和配方，可以大大增强沥青混合料的抗永久变形能力、抗低温开裂能力、抗疲劳开裂能力以及抗水损坏能力。

一、沥青改性设备原理

改性沥青技术及改性设备是一个有着广阔发展前景的技术领域，通过在没有改性的基质沥青中加入各种高分子聚合物（即改性剂），经过充分的研磨、混合的改性工艺，生产出使沥青和沥青混合物的性能得到大大改善的沥青混合料——改性沥青。

二、改性沥青布局及生产工艺

1.将基质沥青从储罐或脱桶器中打入沥青升温罐中，升温至170℃；

2.将升温后的基质沥青和改性剂按设计比例分别通过改性沥青设备上的计量泵和改性剂输送系统加入到改性沥青设备的搅拌罐1中，边加料边搅拌，进行溶涨，至预先设定的数量。这样搅拌罐1中就形成沥青和改性剂的混合料；

3.打开并关闭改性设备控制柜面板上相应的沥青阀门开关（手动模式需人工设置，自动模式不用），启动胶体磨和变频调速泵，将搅拌罐1中的沥青混合料通过胶体磨磨一遍打入到搅拌罐2中，全部磨完停机；

4.再将搅拌罐2中磨过一遍的沥青混合料通过变频调速泵和胶体磨磨一遍打入到搅拌罐1中，如此反复共磨3～6遍，即可得到加工好的改性沥青。磨的遍数是根据每磨一遍后，通过对磨后的改性沥青指标进行检验，以达到要求的遍数来决定的；

5.将加工好的改性沥青泵到带有搅拌器的改性沥青储存罐中，在储存的时候进行后期发育，即成为合格的改性沥青，一般后期发育需要1～2个小时左右。

6.在现场改性的情况下，发育罐和储存罐可共用一个罐。改性沥青储存罐可直接与拌和站相连，随用随抽。此时改性沥青的储存时间一般不要超过24小时，储存温度在150～160℃左右。

三、改性方法的比较

从二十世纪70年代欧洲和美国开始研究改性沥青材料和改性工艺，先后出现了改性沥青制作的直接投入法、溶解法、简单搅拌法、母体法、高速剪切法和专用胶体磨研磨均混法等。改性剂主要有三大类：橡胶类（SBR、CR、EPDM等）、热塑性橡胶类（SBS、SIS、SBD等）、热塑性树脂类（PE、EVA等）。九十年代，美国公路战略研究计划（SHRP）提出了一个高性能沥青路面系统的概念（Superpave），它从“最终的路用性”，而不是材料本身性能出发，对改性沥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，将各种改性方法进行比较：

根据Superpave，溶解法、直接投入法和简单搅拌法制作的改性沥青根本不能达到改性的沥青规范规定的标准，因而不再被采用。

母体法是先采用高速剪切混炼或溶剂法等工艺制备加工成高剂量聚合物改性沥青母体，再在现场把改性沥青母体同基质沥青掺配调稀成要求剂量的改性沥青使用。由于母体使用的母体沥青与工程使用的沥青品种不一致时会存在配伍的相溶性问题，以及二次掺配的不均匀性等难以克服，同时由于残余溶剂会对混合料产生损害，改性剂离析严重等，而不再被使用。

采用高速剪切法制作改性沥青时，剪切机的转速、时间等参数会影响改性沥青的性能，同时高速剪切会引入大量的空气气泡到沥青中，改性剂和沥青会发生离析现象，而且存在剪切死角，改性剂剪切不均匀，导致沥青和改性剂不能混合均匀，因而此法生产的改性沥青存在质量不稳定的问题，质量很难达到改性沥青规范规定的标准。

正因为上述方法生产的改性沥青不能达到或不能充分达到规范规定的要求，才出现使用胶体磨来制备高性能的改性沥青。其基本原理为在基质沥青中加入改性剂，通过高温混融及胶体磨的研磨，使改性剂颗粒达到较小的数量级而均匀地分散到基质沥青中，形成良好的改性沥青。

四、制备工艺

采用计算机控制全电子计量的沥青改性设备，准确控制剂量。自动化程度高，对沥青、改性剂采用电子电脑计量，克服了沥青容重变化大以及改性剂人工称量所带来的不利影响，特别是在计算机的智能控制下，在加入基质沥青的同时加入改性剂，并且进行有效的搅拌，使沥青和改性剂在进入胶体均化磨前就已充分混合均匀，并且改性剂充油率高，溶胀良好，克服了人工投料的不均、膨胀结块和难以研磨等缺点，保证了改性剂有充足的溶胀时间和正确的溶胀温度，并抑制胶体磨升温，避免胶体磨的升溫使改性剂降解等不利情况的发生。配备可以调节温度的发育罐，以便混合物在最合适的温度下继续发育，聚合物以离散相状态均匀分布呈全连续相的沥青介质中，使聚合物改性剂形成一种稳定而富有弹性的网络结构，以达到提高改性效果，抑制离析的目的。

研磨遍数可选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数的概率性，使改性剂得以充分磨细分散，真正做到改性剂平均颗粒细度小于3μm。经过研磨设定的遍数后，通过沥青泵P2将改性沥青泵入成品发育储存罐T4，成品发育储存罐设有加热保温以及搅拌防离析装置，在搅拌防离析装置的作用下改性沥青继续发育，使聚合物改性剂形成一种稳定而富有弹性的网络结构，性能更加优良。