1、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(tuán)組成的膠體物質(zhì)，它呈現(xiàn)出很強(qiáng)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(qiáng)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(tuán)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

2、溫和低溫時呈現(xiàn)出良好的性能，因而必須改進(jìn)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(jī)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(qiáng)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

3、、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

4、（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(jī)械性能和彈力性能；易老化

5、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(jì)上考慮，公路工程人員，高速公路和機(jī)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(jìn)了瀝青的高溫及低溫性能改進(jìn)了瀝青的彈塑性，包括：提高了抗疲勞強(qiáng)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)

6、現(xiàn)場加工完成即現(xiàn)場?，F(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(yùn)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(yùn)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

7、某些芳香族類成分來改進(jìn)瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性。改性瀝青生產(chǎn)的核心是高速剪切膠體磨，這種膠體磨是專門為生產(chǎn)改性瀝青而研發(fā)出來的，這種膠體磨已研發(fā)出來很多年了，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(jìn)、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(biāo)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。二、改性瀝青生產(chǎn)廠工藝及布局基質(zhì)瀝青 基質(zhì)瀝青儲存罐 升

8、溫罐脫筒 改性瀝青檢驗 改性瀝青設(shè)備 溶脹罐初檢 加工 添加改性劑 （可在改性設(shè)備中完成） 添加 成品罐穩(wěn)定劑 攪拌發(fā)育 （只在工廠改性中使用） 改性瀝青 改性瀝青檢驗儲存罐 終檢拌和站三、設(shè)備配置此改性瀝青工藝設(shè)計的生產(chǎn)能力為200噸/天，除去氣候、設(shè)備維修等因素影響，其實際生產(chǎn)改性瀝青能力可達(dá)到250噸/天以上。按此規(guī)模要求，其相應(yīng)設(shè)備配置為： 1、改性瀝青設(shè)備（1215噸/小時）1臺；2、30萬大卡導(dǎo)熱油爐3臺；3、58噸/小時脫筒設(shè)備12個；4、50噸瀝青升溫罐1個；5、50噸改性瀝青儲存罐一個；6、瀝青及改性瀝青實驗及檢驗儀器一套；7、電力：380V，三相，300KW以上，最好500

9、KW。四、改性瀝青生產(chǎn)方案方案一：采用進(jìn)口基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性目前國內(nèi)進(jìn)口的基質(zhì)瀝青有韓國SK、臺灣CPC（中華瀝青）、美國的殼牌、泰國泰普克、日本嘉德士及埃索等品牌。 總的來說，以上進(jìn)口基質(zhì)瀝青都是采用中東原油提煉生產(chǎn)，含蠟量底，生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量相對較穩(wěn)定。我們基本都采用以上品牌瀝青做過改性瀝青生產(chǎn)或?qū)嶒?，用上面的生產(chǎn)工藝都能達(dá)到國家交通部頒發(fā)的改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)，改性劑選用的是燕山石化或岳陽石化的SBS，其型號根據(jù)瀝青品牌及標(biāo)號不同而有不同選用，含量35%左右。通過我們生產(chǎn)技術(shù)加工的改性瀝青三大指標(biāo)為：基質(zhì)瀝青5延度針入度軟化點90#3540CM 65758070#3540CM505580由此

10、可見，用進(jìn)口基質(zhì)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。方案二：采用國產(chǎn)基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性國內(nèi)現(xiàn)有的瀝青生產(chǎn)廠家也不少，主要歸屬于中石化、中石油和中海油三大公司，其中規(guī)模大和質(zhì)量好的廠家有茂名石化、北方盤錦、大連西太平洋、克拉瑪依煉廠、山東檳州煉廠、泰州煉廠等，其中由于當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)環(huán)烷基原油的關(guān)系，克拉瑪依的“翼龍牌”瀝青和盤錦的“歡喜嶺牌”瀝青是國產(chǎn)瀝青中最好的，大連西太平洋、茂名石化等煉廠采用中東進(jìn)口原油，其瀝青質(zhì)量也很好。除了克拉瑪依煉廠的瀝青外，其它國產(chǎn)瀝青用于改性都沒有問題，完全可以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)?？死斠罒拸S由于其原油關(guān)系，用于改性效果反而不好，我們在2002年做過實驗，并在改性瀝青設(shè)

11、備上進(jìn)行試生產(chǎn)，結(jié)果不理想。據(jù)說2003年克拉瑪依煉廠為適應(yīng)改性需要，特地調(diào)整了其生產(chǎn)流程，使其瀝青改性的效果有較大的提高，但我們沒有再試過。由于克拉瑪依煉廠離我們距離太遠(yuǎn)，運(yùn)輸困難，費用昂貴，內(nèi)地極少能用。我們2002年在哈爾濱國際機(jī)場和天津國際機(jī)場跑道改性瀝青改造項目中都選用的國產(chǎn)“歡喜嶺牌”瀝青，改性劑采用的也是燕山石化和岳陽石化的SBS，改性后的性能指標(biāo)及效果都非常好，可以說比進(jìn)口的改性瀝青還要好。本來機(jī)場用改性瀝青的要求比高速公路的指標(biāo)還要高，能在我國民航機(jī)場上普遍使用國產(chǎn)瀝青，其用于高速公路從技術(shù)上講是肯定沒有問題的。從技術(shù)上看，上面的生產(chǎn)工藝流程同樣適用于采用國產(chǎn)瀝青改性。改性劑

12、除了以上二家國內(nèi)的外，還有許多進(jìn)口的，如韓國LG、三星、芬蘭“芬納”、臺灣“臺塑”及英國、法國等SBS，其種類繁多，價格不菲，但也有一些質(zhì)量非常好的。隨著國際原油價格的不斷變化，價格因素在各個項目中起到了越來越大的作用，因此，改性瀝青出了在技術(shù)、質(zhì)量上有保證外，價格將會在市場上起到?jīng)Q定性的作用。選用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，合適的基質(zhì)瀝青、改性劑，生產(chǎn)出合格的改性瀝青是我們的技術(shù)特點和優(yōu)勢。五、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(jìn)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（道改號改進(jìn)型），

13、含量33.2%；輔助改性劑SBR，經(jīng)過我們預(yù)先改性處理，含量1.52；助劑，專門為本技術(shù)配方研制，含量1.52。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(biāo)的檢測來調(diào)整實際含量，其是以最佳的性能指標(biāo)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)，

14、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、工藝流程A、將基質(zhì)瀝青從儲罐或脫桶器中打入瀝青升溫罐中，升溫至170；B、將升溫后的基質(zhì)瀝青和改性劑按設(shè)計比例分別通過改性瀝青設(shè)備上的計量泵和改性劑輸送系統(tǒng)加入到改性瀝青設(shè)備的攪拌罐1中，邊加料邊攪拌，進(jìn)行溶漲，至預(yù)先設(shè)定的數(shù)量。這樣攪拌罐1中就形成瀝青和改性劑的混合料；C、打開并關(guān)閉改性設(shè)備控制柜面板上相應(yīng)的瀝青閥門開關(guān)（手動模式需人工設(shè)置，自動模式不用），啟動膠體磨和變頻調(diào)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(jī)；D、再將攪拌罐2中磨過一遍的瀝青混合料通過變頻調(diào)速泵和膠體磨磨一遍打入到攪拌罐1中，如此反復(fù)共磨36遍，即可得到加工好的改性瀝青。磨的遍數(shù)是根據(jù)每磨一遍后，通過對磨后的改性瀝青指標(biāo)進(jìn)行檢驗，以達(dá)到要求的遍數(shù)來決定的；E、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(jìn)