改性瀝青的生產(chǎn)與施工工藝探討

孫志國，張 杰

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院哈龍江分院)

1 改性瀝青的特點(diǎn)及改性劑的種類

改性瀝青能改善瀝青混合料的路用性能，有效防止或延緩路面損害，延長路面使用壽命，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)提高抗永久變形能力。(2)提高抗低溫開裂能力。(3)提高抗老化能力。(4)提高抗疲勞能力。(5)提高粘結(jié)力，減少裸露狀況下混合料表面產(chǎn)生剝離。(6)改善瀝青的敏感性。

目前，我國用于道路使用的改性劑大體分為以下三類。

Ⅰ類熱塑性橡膠類。代表品種SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯的嵌段聚合物)具有良好的熱穩(wěn)定性和低溫抗裂性，可增加瀝青的粘附性，有較大的彈性恢復(fù)率，表現(xiàn)在出現(xiàn)車轍和低溫開裂后，有較強(qiáng)的自我恢復(fù)能力。SBS又分為Ⅰ-A、Ⅰ -B、Ⅰ -C、Ⅰ -D四種類型，Ⅰ-A、Ⅰ-B適用于寒冷地帶;Ⅰ-C用于較熱地區(qū);Ⅰ-D用于炎熱地區(qū)和重交通段。

Ⅱ類橡膠類。代表品種SBR(丁苯橡膠)，有良好的抗低溫開裂和疲勞開裂能力，主要用于北方寒冷地區(qū)。

Ⅲ類樹脂類。主要品種聚乙烯(PE)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)可改善瀝青的高溫穩(wěn)定性，適用于南方炎熱地區(qū)，要求軟化點(diǎn)溫度比最高使用溫度的最大日空氣溫度要高20℃左右。

2 改性瀝青的生產(chǎn)

2.1 改性劑的選擇

一般選擇改性劑時(shí)，主要根據(jù)改性的目的和要求選擇適合的改性劑種類，要提高瀝青的高溫穩(wěn)定性，可選擇SBS、EVA、PE;改善瀝青的低溫開裂可選擇SBS、SBR;通過大量的試驗(yàn)工作，對(duì)幾種改性劑的性能測(cè)試結(jié)果如下。

高溫穩(wěn)定性:SBS使軟化點(diǎn)提高最多，即SBS＞SBR＞EVA＞PE。

低溫抗裂性:SBS使5℃延度的幅度增大，SBR增加幅度比SBS小，EVA略有增加，而PE使延度降低。

彈性恢復(fù):SBS改性瀝青的彈性恢復(fù)極好，SBR比SBS的彈性差，EVA有一定的彈性，PE幾乎無彈性。

60℃粘度:SBS增大最多，其次是PE、EVA、SBR。

綜合性指標(biāo)(針入度指數(shù)PI):SBS使PI增大最顯著，其次是EVA、PE、SBR。

通過上面的性能對(duì)比說明，SBS的耐高溫、低溫性能、彈性恢復(fù)的性能都非常突出，對(duì)溫度敏感性下降所起的作用是PE和EVA無法相比的，同時(shí)也說明了SBS適合在各種氣候條件下使用，而SBR只適合在寒冷條件下使用，PE及EVA適合炎熱氣候，所以SBS成為目前最為普遍使用的道路瀝青改性劑。

2.2 基質(zhì)瀝青的選擇

(1)基質(zhì)瀝青應(yīng)符合重交瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

SBS改性瀝青的突出優(yōu)點(diǎn)就是低溫延度性能的大幅提高，因而對(duì)基質(zhì)瀝青的低溫延度(15℃)也有較高要求，同時(shí)蠟含量不能太高，蠟含量高，基質(zhì)瀝青與SBS的相容性差，改性效果不理想，其感溫性指標(biāo)PI值也越小。

(2)必須考慮基質(zhì)瀝青與改性劑的配伍性。

基質(zhì)瀝青與改性瀝青之間存在配伍性的問題，瀝青作為一種石油提煉產(chǎn)物，其成分相當(dāng)復(fù)雜，通常的三大指標(biāo)不能完全反映瀝青的內(nèi)在組成性質(zhì)，研究表明，聚烯類的改性劑與飽和分含量高的瀝青相容性較好，而橡膠類(SBR)，熱塑性橡膠類(SBS)則與芳香分含量的瀝青相容性好，瀝青質(zhì)含量較大的瀝青與聚合物的相容性較差。研究認(rèn)為，瀝青組分在:飽和分8％～12％，芳香分及樹脂為85％～89％，來歷請(qǐng)值為1％～5％時(shí)相容性較好。

(3)必須選擇適合的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)。

一般來說，基質(zhì)瀝青用通常工藝手段SBS改性后，其25℃針入度要下降20～25，所以，加工Ⅰ-D級(jí)一般選用70#瀝青，Ⅰ-C級(jí)一般選用90#瀝青，Ⅰ-B級(jí)一般選用110#瀝青。

2.3 改性瀝青生產(chǎn)工藝

SBS改性瀝青的加工過程一般包括改性劑的溶脹、磨細(xì)分散、孕育三個(gè)階段，每一階段的加工溫度和時(shí)間是關(guān)鍵因素，一般來說，溶脹溫度為165～175℃;分散溫度為175℃左右，孕育溫度165℃左右，加工時(shí)間則視加工工藝及技術(shù)質(zhì)量控制確定。SBS的熔點(diǎn)在180℃左右，基質(zhì)瀝青的溫度越高，SBS越易被熔化，但瀝青的溫度越高，瀝青自身也容易老化，一般在160～180℃時(shí)SBS有較好的柔韌性，易于加工，但如超過190℃，SBS會(huì)被不同程度的氧化、焦化、分解，造成使用性能降低。

3 改性瀝青的質(zhì)量控制要求

(1)相容性要好，即改性劑粒子很細(xì)，很均勻地分布于瀝青中，不發(fā)生凝聚成絮狀、塊狀、分層、離析等現(xiàn)象。

(2)針入度、軟化點(diǎn)、延度三大指標(biāo)其變化值越大，說明改性效果越好，SBS改性瀝青的最大特點(diǎn)是高溫、低溫性能都好，且有良好的彈性恢復(fù)性能，所以采用軟化點(diǎn)、5℃低溫延度、回彈率為主要指標(biāo);離析作為量化控制指標(biāo);SBR改性瀝青的最大特點(diǎn)是低溫性能得到改善。所以，以5℃低溫延度為主要控制指標(biāo)，而EVA和PE改性瀝青是高溫性能得到改善，所以以軟化點(diǎn)為主要控制指標(biāo)。

(3)老化試驗(yàn)采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱，是因?yàn)樵囼?yàn)過程中瀝青是在一豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，試樣始終保持旋轉(zhuǎn)和攪拌狀態(tài)，比較接近老化的實(shí)際情況，而在薄膜加熱試驗(yàn)中，試樣基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，必然有一定程度的離析，不能完全反映實(shí)際情況。

4 混合料拌制

(1)改性瀝青加熱170～180℃，礦料加熱190℃，混合料出廠溫度170～185℃。

(2)由于改性瀝青的粘度大，混合料拌制溫度高，故需較大拌和時(shí)間，但時(shí)間過長有兩個(gè)不良影響:一是降低拌和效率;二是瀝青的高溫老化降低瀝青的性能，具體時(shí)間應(yīng)經(jīng)過試拌確定。

5 運(yùn)輸、攤鋪、碾壓

(1)采用大噸位自卸車、加蓋有防雨功能的蓬布防止降溫、分堆裝料、減少離析。

(2)攤鋪前，對(duì)下層徹底清掃。

(3)對(duì)拌和機(jī)、攤鋪機(jī)、壓路機(jī)、運(yùn)料車認(rèn)真檢查和保養(yǎng)，計(jì)算拌和產(chǎn)量，做到攤鋪速度均勻，攤鋪機(jī)一天只停一次機(jī)，只出一道橫縫。

(4)改性瀝青的粘度及硬度較大，料車運(yùn)輸結(jié)束時(shí)，應(yīng)將車廂邊緣外的存料清干凈，僅靠自卸車的反復(fù)振動(dòng)不一定能脫落，結(jié)塊的混合料落入瀝青混凝土中，會(huì)造成攤鋪的麻煩。

(5)攤鋪溫度最低不超過160℃，攤鋪前，熨平板充分預(yù)熱20min左右，攤鋪表面均勻一致，無離析。

(6)SBS改性瀝青粘度高，如初壓溫度低，難以壓實(shí)，過度碾壓會(huì)出裂縫。因此碾壓掌握2個(gè)原則:緊跟、慢壓、高頻、低振;先靜后振，再柔壓。

(7)復(fù)壓溫度在140～160℃有較高的壓實(shí)效果。碾壓終了溫度應(yīng)控制在120℃為宜;120℃以下時(shí)，碾壓效果已不明顯。

(8)碾壓速度4～6m/min，復(fù)壓時(shí)使用輪胎壓路機(jī);終壓光輪碾壓2遍，速度可快些，消除輪跡，壓實(shí)成型。

(9)嚴(yán)禁壓路機(jī)急剎車、急停，起步要慢，碾壓時(shí)從幼輪在后，以免留下波浪，碾壓重疊在30cm左右。

6 路面切縫

人工將端部混合料鏟后再予碾壓，用3m直尺檢查平整度，并將當(dāng)時(shí)坡下部分用切割機(jī)切掉、并清除，切縫必須平直。將縫邊的污染物擦干凈，并涂刷粘層瀝青。

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