SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)的控制

薛　輝,房士偉,馬慶偉,郭　平

SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)的控制

薛輝1,房士偉2,馬慶偉3,郭平3

(1.陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司,陜西西安710075;2.長安大學(xué)公路學(xué)院,陜西西安710054; 3.西安公路研究院,陜西西安710065)

為了控制SBS改性瀝青的性能,針對其在生產(chǎn)過程中的剪切時間、剪切溫度以及剪切速率等方面的問題,使用ESSO90＃瀝青為基質(zhì)瀝青,4303 SBS為改性劑,利用三種不同的生產(chǎn)方法進(jìn)行試驗.結(jié)果表明:剪切時間與SBS改性劑的用量有關(guān),一般在45 min～2 h,剪切溫度在170℃～ 175℃之間,剪切速率6 000 r·min－1,上述條件下SBS改性瀝青的路用性能最佳.

SBS改性瀝青;生產(chǎn)工藝;試驗;路用性能

0　引　言

SBS改性瀝青良好的路用性能與其生產(chǎn)工藝密不可分,其中,剪切時間、剪切溫度以及剪切速率是決定改性效果的三個關(guān)鍵因素[1-2].在生產(chǎn)工藝中,剪切時間影響SBS改性劑的剪切效果,如果剪切時間過短,SBS改性劑不夠細(xì),那么改性效果不佳;剪切溫度也是影響改性效果的重要因素,溫度太高,瀝青會老化,改性劑也可能裂解,而溫度太低,瀝青的稠度會太大;剪切速率則直接影響生產(chǎn)效率.因此,為了得到較好的改性效果,如何控制SBS改性瀝青的剪切時間、剪切溫度和剪切速率顯得尤為重要[3-5].

本文研究了ESSO 90＃瀝青作為基質(zhì)瀝青,4303 SBS作為改性劑,分別采用不同剪切時間、剪切溫度和剪切速率來生產(chǎn)SBS改性瀝青,并將改性瀝青的性能指標(biāo)進(jìn)行對比,以獲得上述三種因素的最佳值.

1　試驗材料及方法

試驗采用的基質(zhì)瀝青為ESSO 90＃瀝青,改性劑為4303 SBS,SBS改性劑摻量均為4%,SBS改性瀝青的質(zhì)量均為1 kg.

采用三種不同的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)SBS改性瀝青,并測試SBS改性瀝青的針入度、軟化點、延度、運動粘度、彈性恢復(fù)以及老化后的質(zhì)量損失、殘留針入度及延度,研究生產(chǎn)工藝過程中剪切時間、剪切溫度以及剪切速率對SBS改性瀝青性能的影響.第一種工藝,采用不同剪切時間,相同的剪切溫度和剪切速率生產(chǎn)SBS改性瀝青,研究剪切時間對SBS改性瀝青性能的影響;剪切時間分別為30 min、45 min、60 min、75 min、90 min、105 min、120 min,剪切溫度為170℃,剪切速率為6 000 r·min－1.第二種工藝,采用不同剪切溫度,相同的剪切時間與剪切速率生產(chǎn)SBS改性瀝青,研究剪切溫度對SBS改性瀝青性能的影響;剪切溫度分別為160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃,剪切時間為45 min,剪切速率為6 000 r·min－1.第三種工藝,采用不同剪切速率,相同的剪切時間與剪切溫度生產(chǎn)SBS改性瀝青,研究剪切速率對SBS改性瀝青性能的影響;剪切速率分別為3 000 r·min－1、4 000 r·min－1、5 000 r·min－1、6 000 r·min－1、7 000 r·min－1,剪切時間為45 min,剪切溫度為170℃.按照上述三種生產(chǎn)工藝進(jìn)行試驗時,在剪切之前,SBS改性劑均在基質(zhì)瀝青中溶脹30 min,溫度在165℃～170℃之間;加工好的SBS改性瀝青在烘箱中發(fā)育2 h并攪拌,溫度為170℃～175℃.

2　試驗結(jié)果及其數(shù)據(jù)分析

2.1剪切時間對SBS改性瀝青性能的影響

在不同的剪切時間下,SBS改性瀝青性能指標(biāo)的變化見表1,變化趨勢如圖1所示.

表1　SBS改性瀝青性能隨剪切時間的變化

由圖1可知,SBS改性瀝青各指標(biāo)隨剪切時間的變化趨勢如下:針入度隨剪切時間的增加而逐漸減小,當(dāng)剪切時間為45 min時,針入度開始趨于穩(wěn)定,僅小幅度降低;剪切60 min后針入度僅比剪切45 min的針入度小1.3%;延度、135℃運動粘度、彈性恢復(fù)都隨剪切時間的增加而逐漸增大.當(dāng)剪切時間超過60 min,三項指標(biāo)均趨于穩(wěn)定,僅小幅度增加.

綜上可知,當(dāng)剪切時間為45 min時,SBS改性瀝青的性能指標(biāo)與生產(chǎn)效率達(dá)到最佳.因此, 45 min是生產(chǎn)1 kg SBS改性瀝青的最佳剪切時間.但由于剪切時間還與SBS改性瀝青的生產(chǎn)量有關(guān),一般選擇在45～120 min.

2.2剪切溫度對SBS改性瀝青性能的影響

在不同剪切溫度下,SBS改性瀝青性能指標(biāo)的變化見表2,變化趨勢如圖2所示.

圖1　SBS改性瀝青各個指標(biāo)值隨剪切時間的變化趨勢

由圖2可知,針入度隨剪切溫度的升高逐漸減小,當(dāng)剪切溫度在170℃～180℃時,針入度趨于穩(wěn)定,當(dāng)剪切溫度大于180℃時,針入度減小幅度明顯增加;當(dāng)剪切溫度在160℃～170℃時,延度、彈性恢復(fù)隨剪切溫度的增加而增大;當(dāng)剪切溫度在170℃～180℃時,延度、彈性恢復(fù)趨于穩(wěn)定,當(dāng)剪切溫度在180℃～190℃時,延度、彈性恢復(fù)隨剪切溫度的增加而減小;軟化點、運動粘度隨剪切溫度的升高而逐漸增大,當(dāng)剪切溫度在170℃～180℃時,軟化點、運動粘度趨于穩(wěn)定,當(dāng)剪切溫度大于180℃時,其增加幅度明顯加大.

表2　SBS改性瀝青性能隨剪切溫度的變化

由上可知,當(dāng)剪切溫度在170℃～180℃時, SBS改性瀝青的各個指標(biāo)值均趨于穩(wěn)定;當(dāng)剪切穩(wěn)定小于170℃時,各指標(biāo)值明顯偏小,老化后延度也不滿足要求;當(dāng)剪切穩(wěn)定大于180℃時,老化后延度同樣不能滿足要求.因此,生產(chǎn)SBS改性瀝青的最佳溫度在170℃～180℃之間.

2.3剪切速率對SBS改性瀝青性能的影響

不同剪切速率下SBS改性瀝青性能指標(biāo)的變化見表3,變化趨勢如圖3所示.

圖2　SBS改性瀝青各個指標(biāo)值隨剪切溫度的變化趨勢

表3　SBS改性瀝青性能隨剪切速率的變化

由圖3可知,SBS改性瀝青各個指標(biāo)值隨剪切速率的變化趨勢如下:針入度隨剪切速率的增加而逐漸減小,當(dāng)剪切速率超過6 000 r·min－1,針入度趨于穩(wěn)定;延度、軟化點、運動粘度、彈性恢復(fù)均隨剪切速率的增加而增大,當(dāng)剪切速率超過6 000 r·min－1時,上述性能均趨于穩(wěn)定.

圖3　SBS改性瀝青各個指標(biāo)值隨剪切速率的變化趨勢

當(dāng)剪切速率為6 000 r·min－1時,SBS改性瀝青的各個指標(biāo)值均開始趨于穩(wěn)定,即各指標(biāo)值達(dá)到最佳.因此,生產(chǎn)SBS改性瀝青的最佳剪切速率為6 000 r·min－1.

3　結(jié)　語

(1)SBS改性瀝青的性能與生產(chǎn)工藝密切相關(guān).若采用的剪切時間、剪切溫度或剪切速率不合理,會對SBS改性瀝青的性能產(chǎn)生較大的影響.

(2)生產(chǎn)1 kg SBS改性瀝青的最佳剪切時間為45 min,但剪切時間與SBS改性瀝青的生產(chǎn)量有關(guān),應(yīng)視具體情況而定.

(3)最佳剪切速率為6 000 r·min－1.

(4)剪切溫度應(yīng)控制在170℃～180℃之間,不應(yīng)高于180℃.

[1]郝培文.瀝青及瀝青混合料[M].北京:人民交通出版社, 2009.

[2]叢玉鳳,廖克檢,翟玉春.SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝參數(shù)的考察[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報,2005,18(2)::32-35.

[3]叢玉鳳.無機(jī)材料對SBS改性瀝青穩(wěn)定作用的研究[D].沈陽:東北大學(xué),2005.

[4]齊文廷.SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝及主要技術(shù)指標(biāo)評價[J].科技論壇,2012(12):40.

[5]崔巖,李洪利.SBS改性瀝青生產(chǎn)控制要點[J].北方交通, 2013(6):69-71.

[責(zé)任編輯:杜衛(wèi)華]

Control over Key Technology for Production Process of SBS Modified Asphalt

XUE Hui1,FAN Shiwei2,MA Qingwei3,UO Ping3
(1.Shaanxi Provincial Communication Construction roup,Xi?an 710075,Shaanxi,China; 2.School of Highway,Chang?an University,Xi?an 710054,Shaanxi,China; 3.Xi?an Highway Research Institute,Xi?an 710065,Shaanxi,China)

In order to study the effect of shearing time,shearing temperature,shearing rate on the properties of SBS modified asphalt in the production process,the test was conducted on ESSO 90＃matrix asphalt and 4303 SBS modifier.The results show that the shearing time relates to the amount of SBS modified asphalt,generally varying from 45 minutes to 2 hours;the shearing temperature is between 170℃and 175℃;the shearing rate is 6 000 r?min－1.If so,the pavement performance of SBS modified asphalt reaches the best.

SBS modified asphalt;production technology;test;pavement performance

U414.03

B

1000-033X(2015)01-0058-04

2014-10-08