高速公路沥青现场加工工艺参数研究

高速公路沥青现场加工工艺参数研究 本文关键词：沥青，加工工艺，高速公路，参数，现场

高速公路沥青现场加工工艺参数研究 本文简介：摘要:结合某高速公路SBS改性沥青现场加工过程，针对实际生产工艺，通过室内试验流程，确定了SBS改性剂掺量、发育时间、稳定剂掺量等工艺参数，试生产及正式生产过程中，各项指标稳定，SBS改性沥青的质量满足要求。关键词:SBS改性沥青;现场加工;工艺参数;室内试验SBS改性沥青主要是由基质沥青、SBS改

高速公路沥青现场加工工艺参数研究 本文内容：

摘要:结合某高速公路SBS改性沥青现场加工过程，针对实际生产工艺，通过室内试验流程，确定了SBS改性剂掺量、发育时间、稳定剂掺量等工艺参数，试生产及正式生产过程中，各项指标稳定，SBS改性沥青的质量满足要求。

关键词:SBS改性沥青;现场加工;工艺参数;室内试验

SBS改性沥青主要是由基质沥青、SBS改性剂在一定的温度条件下，经过溶胀、剪切、发育等工艺环节，形成的一种改性沥青产品。由于SBS改性沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温延展性［1－2］，因此，SBS改性沥青在各等级公路建设中得到了大面积的应用，尤其是在高速公路建设中。目前，SBS改性沥青的加工主要有工厂加工和现场加工两种方式。现场加工的优点是可以保证SBS改性剂的掺量满足要求，以及根据实际需求及时调整产量。因此，现场加工正在得到越来越多的推广应用。要想保证现场加工生产的SBS改性沥青满足要求，就得先通过室内试验研究，针对不同的SBS改性沥青加工工艺，确定生产过程中各工艺参数，主要有SBS改性剂溶胀时间、溶胀温度、剪切时间、剪切速率、剪切温度、发育时间、发育温度、SBS改性剂掺量、稳定剂掺量等［3－5］。

1项目概况

某高速公路沥青路面上面层和中面层均采用SBS改性沥青混凝土。为了通过有效控制SBS改性剂质量和掺量满足要求，最终达到SBS改性沥青的各项指标以及储存稳定性均满足要求，建设方最终决定采用现场加工SBS改性沥青的方式。建设方提供基质沥青和SBS改性剂、稳定剂等原材料，第三方单位只负责SBS改性沥青的加工生产，最终的分配调用仍由建设方决定。这样，就可以保证各种原材料的质量和用量、配方等满足要求。第三方生产加工单位采用的现场改性加工工艺为胶体研磨磨法。结合实际加工工艺，通过大量的室内试验，对SBS改性剂掺量、发育时间、稳定剂掺量等参数进行了研究，由此指导现场加工，保证所生产的SBS改性沥青满足相关要求。

2原材料选择

SBS改性沥青生产过程中，涉及的主要原材料有基质沥青、SBS改性剂、稳定剂等。

2．1基质沥青

基质沥青采用中石化东海90#A级道路石油沥青，其各项技术指标见表1。

2．2SBS改性剂

SBS改性剂采用中国石化集团巴陵石化分公司生产的道改2#星型SBS改性剂。

2．3稳定剂

稳定剂采用山东大山路桥工程有限公司生产的3号稳定剂。

3生产工艺

本次SBS改性沥青现场加工工艺采用胶体研磨磨法［6］，生产设备为山西省交通科学研究院自主知识产权设计生产的JKLG系列胶体磨，该设备具有高速剪切和高度研磨的双重功能，达到一次性剪切研磨合格且研磨后聚合物最小粒径为0．1μm，剪切研磨能力约为普通胶体磨的4～10倍。现场胶体研磨加工法的生产流程为:基质沥青→高温罐→基质沥青泵→换热器→流量计→生产罐(改性剂同时加入)→生产泵→胶体磨→发育罐。结合本套设备的功能和生产加工工艺流程可以看出，本次室内试验研究需要确定的最主要参数便是SBS改性剂掺量、发育时间以及稳定剂掺量。

4室内试验结果及分析

针对实际的生产工艺需求，在室内开展了不同SBS改性剂掺量、不同发育时间、不同稳定剂掺量的一系列试验研究。

4．1SBS改性剂掺量

根据以往经验，SBS改性剂掺量在4．5%～5.0%之间便可以满足要求，若掺量过高，SBS改性剂容易结团，影响最终的改性效果。因此，本次试验选择了4．5%、4．7%和5．0%三种掺量，不同掺量对应的SBS改性沥青试验结果见表1。本组试验中，发育时间为3h，稳定剂掺量为0.由表2可以看出，当SBS改性剂掺量为4．5%时，5℃延度、老化后的针入度比和5℃延度指标均不满足技术要求;当SBS改性剂掺量提高到4．7%和5．0%时，除老化后5℃延度指标以外，其他指标均可以满足技术要求，且各指标之间的变化率很小。因此，选择SBS改性剂掺量4．7%作为后续试的标准掺量。

4．2发育时间

发育时间对SBS改性沥青的最终质量有很大的影响，发育时间太短，SBS改性剂无法均匀分散，达不到改性效果;发育时间过长，改性沥青的指标变化差异很小，设备能耗较大，且影响改性沥青的生产加工产量。因此，本次试验的发育时间选择2h、3h、4h，不同发育时间对应的SBS改性沥青试验结果见表2。本组试验中，SBS改性剂掺量为4．7%，稳定剂掺量为0。由表3可以看出，当发育时间为2h时，5℃延度、老化后的针入度比和5℃延度指标均不满足技术要求;当发育时间为3h和4h时，除老化后5℃延度指标以外，其他指标均可以满足技术要求，并且各指标之间的变化并无一致的规律性，部分指标出现了性能的下降。因此，综合考虑各指标的变化情况、现场实际发育时间以及稳定剂的添加时间等因素，选择发育时间3h作为后续试验的标准发育时间。

4．3稳定剂掺量

当只用基质沥青和SBS改性剂进行改性沥青配伍性试验，且无法达到要求的技术指标时，可以考虑掺加少量的稳定剂。稳定剂加入到SBS改性沥青中，通过附着在SBS改性剂上，增加SBS改性剂的重量，减小SBS改性剂和基质沥青的离析，进一步促进SBS改性剂均匀分散，提高SBS改性沥青的各项指标。但是稳定剂不能掺加过多，否则会再次造成SBS改性剂和基质沥青的离析，且杂质掺量过多，严重影响SBS改性沥青的最终质量。因此，本次试验稳定剂掺量选择0、0．05%、0．1%三种掺量。本组试验中，SBS改性剂掺量为4．7%，发育时间为3h。由表4可以看出，当稳定剂掺量为0%和0.05%时，老化后的5℃延度指标均不满足技术要求;当稳定剂掺量为0．1%时，改性沥青的各项试验结果均能满足技术要求。综合表2～表4的各项试验检测结果，最终确定SBS改性剂掺量4．7%、发育时间3h、稳定剂掺量0．1%为本次试验的合理参数。运用上述参数进行了生产前的试生产，试生产的SBS改性沥青的全套指标均满足技术要求，且后期正式生产过程中，各指标稳定，保证了SBS改性沥青的质量要求。

5注意事项

SBS改性沥青的现场加工生产，由于其特定的现场环境和加工条件，较工厂化生产有很多不足，为了保证现场加工生产的改性沥青质量满足技术要求且持续稳定，应该注意以下事项:(1)推荐掺配剂量和添加工艺为室内小样试验结果，与现场设备有一定差异，因此必须在正式使用前进行试生产，调试设备各参数的同时，检验改性沥青各指标是否满足要求，如有问题，应及时进行调整。(2)应在发育的最后1h添加稳定剂，为防止稳定剂添加速度过快形成凝胶，应将按比例准备好的稳定剂均匀、少量逐渐添加至处于发育状态的改性沥青中，并保持持续搅拌。(3)改性沥青生产过程各环节的温度控制、改性剂的掺配均匀性必须稳定、准确，特别是发育时间必须保证。(4)施工单位沥青罐应具备搅拌功能，防止使用或储存时改性沥青离析。

6结论

随着基质沥青和改性剂产品质量的不断提高，以及参建各方对改性沥青现场加工工艺和最终质量的不断认可，现场加工改性沥青必定会得到越来越广泛的应用。只要严格控制各种原材料的掺配比例以及各加工工艺参数，现场加工的改性沥青质量即可满足相关技术要求，并在储存稳定性、使用及时性等方面较工厂化改性沥青发挥更大的优势。

参考文献

［1］徐茂震，刘金景，李文志，等．SBS改性沥青性能影响因素研究［J］．化工新型材料，2015(1):169－172．

［2］熊萍，郝培文，高传明．SBS聚合物改性沥青技术性能［J］．长安大学学报(自然科学版)，2005(1):10－14．

［3］曹祖光，蔡明，严军锋．SBS改性沥青储存稳定性影响因素的研究［J］．中国市政工程，2006(8):89－92．

［4］韩森，牛冬瑜，陈凯，等．加工与存储温度对SBS改性沥青的性能影响分析［J］．重庆交通大学学报(自然科学版)，2015(2):48－53．

［5］牛冬瑜，韩森，陈凯，等．加工工艺关键参数对SBS改性沥青性能影响［J］．长安大学学报(自然科学版)，2014(5):7－16．

［6］程盛，梁清源，孟朝锋．浅谈沥青改性方法中的胶体磨与高速剪切［J］．湖南交通科技，2005(3):40－41

作者：张杰 张全喜 单位：河南省交通规划设计研究院股份有限公司

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