雷 勇，郭維亮，費恒志

中海瀝青(泰州)有限責任公司 （江蘇 泰州 225300）

瀝青性質(zhì)是影響瀝青路面使用壽命和服務(wù)性能的重要因素之一。提高瀝黏度、增強瀝青彈性恢復能力無疑將有助于強化瀝青對集料的黏結(jié)、減小瀝青混合料塑性變形，進而提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、耐疲勞性能和水穩(wěn)定性。因此，以SBS改性瀝青為代表的改性瀝青已在我國高速公路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。但對于某些特殊工程，如重載交通道路、橋隧道路以及機場道面，需要采用具有更高黏度、更高彈性恢復的特種改性瀝青[1]。

特種I-D SBS改性瀝青有助于解決重載交通瀝青路面車轍、開裂、水損壞等問題。同時，可滿足橋隧、機場跑道等特殊工程的鋪裝要求。為了使產(chǎn)品質(zhì)量進一步穩(wěn)定，開展了改性瀝青的生產(chǎn)技術(shù)與質(zhì)量控制。

1 特種I-D改性瀝青生產(chǎn)技術(shù)

1.1 改性瀝青生產(chǎn)工藝

特種I-D SBS改性瀝青的生產(chǎn)技術(shù)主要采用傳統(tǒng)的膠體磨剪切、溶脹發(fā)育生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)工藝流程見圖1。

其生產(chǎn)過程為：基質(zhì)瀝青通過高溫罐加熱后進入反應(yīng)釜，在攪拌下逐漸加入SBS改性劑等，在一定溫度條件下溶脹一定時間后，經(jīng)過道維施高速膠體磨的研磨、剪切作用，將SBS均勻分散到瀝青體系中，再經(jīng)過發(fā)育，形成穩(wěn)定的SBS改性瀝青體系。

圖1 SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝簡圖

根據(jù)JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》對 SBS改性瀝青的技術(shù)要求[2]。 與普通I-D改性瀝青相比，特種I-D改性瀝青的軟化點明顯提高，延度指標同時改善，這表明這種瀝青具有良好的高溫穩(wěn)定性，有利于提高路面的抗車轍能力。同時，這種改性瀝青的薄膜烘箱老化后5℃延度為25cm，表明其具備低溫柔韌性和抗低溫開裂能力。另外，其135℃動力黏度3Pa·s，可滿足瀝青混合料生產(chǎn)過程中和易性要求。

1.2 SBS改性劑

SBS屬熱塑性橡膠類改性劑，是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段的共聚物，從結(jié)構(gòu)上分線性和星型，作為道路瀝青改性劑，可明顯提高基質(zhì)瀝青的高低溫性能，降低溫度敏感性，增強耐老化和耐疲勞性能，從而提高瀝青路面的使用性能。

1.3 穩(wěn)定劑

為了保證改性瀝青產(chǎn)品的儲存穩(wěn)定性，通常在SBS改性瀝青發(fā)育過程中添加一些穩(wěn)定劑，來改善SBS改性瀝青體系的穩(wěn)定狀態(tài)，延長儲存時間。一般添加量在0.25%～0.3%之間。

1.4 改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備

采用的核心設(shè)備是美國道維施膠體磨，每小時加工能力30～40t。道維施膠體磨在國內(nèi)改性瀝青的生產(chǎn)中剪切效果好，運行平穩(wěn)，故障率低，應(yīng)用廣泛。

2 特種I-D改性瀝青質(zhì)量控制

2.1 原材料的質(zhì)量控制

瀝青的改性效果的好壞是有基質(zhì)瀝青和SBS的配伍相溶性緊密相關(guān)的，相溶性好，改性后的效果就好。在SBS改性瀝青的制備過程中，SBS與瀝青在熱狀態(tài)下混合后，SBS的端基產(chǎn)生軟化,并產(chǎn)生一定的流動，中基則吸收瀝青中的油分并形成體積增大許多倍的海綿狀材料。在較高的加工溫度下，首先SBS改性劑分子鏈變得更加舒展，自由體積增大，同時基質(zhì)瀝青中的輕組分如軟瀝青質(zhì)等進入改性劑網(wǎng)絡(luò)后使得改性劑分子鏈間距增大。其中的軟瀝青質(zhì)一方面起到增塑作用使改性劑的力學性能發(fā)生改變；另一方面改性劑吸附基質(zhì)瀝青中的輕組分后而產(chǎn)生溶脹，在兩相界面上使高分子的舒展程度進一步增大。根據(jù)相似相容原理,在其界面上改性劑浸潤、吸附部分組分相似的瀝青形成一定厚度的表面吸附膜,使SBS改性劑與基質(zhì)瀝青的界面性質(zhì)逐漸產(chǎn)生過渡，形成良好的過渡結(jié)合，即SBS與基質(zhì)瀝青產(chǎn)生良好的相溶作用[3]。

制備過程中SBS的溶脹作用至關(guān)重要，如果溶脹效果不佳，SBS與基質(zhì)瀝青不能很好相溶，難以形成穩(wěn)定的改性瀝青產(chǎn)品。通常改性瀝青的溶脹與作用時間、溫度、瀝青和改性劑的性質(zhì)及相對用量等都密切相關(guān)。原輔材料的質(zhì)量控制主要體現(xiàn)在以下方面：

1）原料基質(zhì)瀝青，采用自產(chǎn)的AH-70重交瀝青，各項指標必須達到要求，并實現(xiàn)專罐專貯，防止其他牌號的瀝青污染，每次收原料前都確保原料瀝青化驗合格后，方可作為生產(chǎn)原料備用。經(jīng)過實驗室對基質(zhì)瀝青和SBS相容性的試驗分析，采用該AH-70瀝青能夠與LG型號某種SBS很好相溶。

2）SBS改性劑，每批次的產(chǎn)品質(zhì)量是有差異的，因此對每批次的SBS進行編號，送貨前先郵寄小樣,進行實驗室改性瀝青小試，檢查SBS與瀝青的改性效果，達到要求的SBS方可使用。經(jīng)過對不同批次的SBS進行分子量檢測，確定了對應(yīng)合格SBS的相對分子量約在11～13萬之間。

3）另外，還添加一定量的相溶劑，用于改善瀝青與SBS的相溶效果，同時用于SBS改性瀝青產(chǎn)品的針入度調(diào)整。

2.2 生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

根據(jù)JTG F40-2004中對I-D的技術(shù)要求，軟化點要求大于 60℃，針入度 40～60（1/10mm），5℃延度大于20cm，但目前市場上，尤其是湖南湖北的客戶要求軟化點大于75℃，針入度50～60（1/10mm），5℃延度大于25cm，部分客戶要求更苛刻，因此對于生產(chǎn)的質(zhì)量控制更加精細。主要從以下幾個方面進行I-D產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)控制：

1）SBS添加量的控制：SBS改性劑的添加量直接決定SBS改性瀝青產(chǎn)品的質(zhì)量。表1選取了不同的SBS添加量，得出對產(chǎn)品的影響結(jié)果。

從表1可以看出，隨著SBS改性劑的增加，產(chǎn)品軟化點的上升比較明顯，要達到JTG F40-2004對I-D產(chǎn)品的要求，只要SBS添加量大于4.0%，軟化點就能基本達標，但要滿足特殊用戶軟化點大于75℃的要求，需要提高SBS添加量到4.8%以上。同時，要改變相容劑的添加量來改善針入度，但又不能影響延度的指標。為了改善I-D改性瀝青60℃動力黏度，篩選了一種瀝青添加劑，能有效提高改性瀝青的性能指標，添加量0.3%～0.5%。

2）研磨的控制：為了提高改性瀝青的產(chǎn)量，采用了母液法生產(chǎn)，即膠體磨研磨時的SBS添加量比產(chǎn)品的平均添加量要高，進入發(fā)育罐后再用基質(zhì)瀝青稀釋。但母液的濃度要進行適當控制，濃度太高會增加磨機的負荷，影響道維施膠體磨設(shè)備的使用壽命。生產(chǎn)中采用控制母液的SBS比例在7.5%～10%。研磨的次數(shù)相當重要，研磨后的改性瀝青樣品制作成涂片在100倍的顯微鏡下觀察，白色點狀物直徑在5mm以下，且均勻分布在瀝青中，基本判定合格，一般經(jīng)磨機研磨至少兩遍才能達到要求。圖2為顯微鏡觀察效果圖[4]。

表1 不同SBS添加量的改性瀝青小試產(chǎn)品檢測結(jié)果

圖2 SBS在改性瀝青中的分布圖

3）溫度的控制：基質(zhì)瀝青的溫度一般控制在170～175℃進入反應(yīng)釜加料，研磨溫度在175℃左右，這樣可以縮短改性劑在瀝青中被熔融、打散的時間，通過研磨的速度就快，保證磨機的正常運轉(zhuǎn)。溫度過低，改性劑在瀝青中初混不均，易造成設(shè)備損壞；溫度過高，瀝青易老化，造成產(chǎn)品不合格。

4）溶脹和發(fā)育控制：以往生產(chǎn)SBS改性瀝青都是在研磨前進行溶脹，研磨后進入發(fā)育罐發(fā)育。生產(chǎn)過程中采用了進入發(fā)育罐進行溶脹發(fā)育，發(fā)育罐溫度一般控制在180～185℃，而且要啟動立式攪拌器不停攪拌，改善溶脹發(fā)育的效果，其中加入0.25%～0.3%是穩(wěn)定劑，直至產(chǎn)品各項性能達標[5]。

3 結(jié)語

特種I-D SBS改性瀝青的生產(chǎn)過程中重要的質(zhì)量控制指標有基質(zhì)瀝青的質(zhì)量、輔助材料如SBS、相容劑、穩(wěn)定劑等質(zhì)量和添加比例、生產(chǎn)操作工藝參數(shù)如溫度、發(fā)育時間等。

通過對原輔材料的質(zhì)量控制和生產(chǎn)過程在的工藝技術(shù)控制，達到了提高I-D SBS改性瀝青質(zhì)量的效果。

特種I-D SBS改性瀝青的生產(chǎn)要求明顯比ID SBS改性瀝青的生產(chǎn)要求要高，尤其是原材料的選擇，SBS改性劑的添加量要顯著高于普通I-D產(chǎn)品的用量。生產(chǎn)的特種I-D SBS改性瀝青產(chǎn)品各項指標均能達到JTG F40-2004規(guī)范的要求和特殊客戶產(chǎn)品質(zhì)量的需求。

[1]沈金安.改性瀝青與SMA路面[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]郝培文.改性劑SBS與瀝青相容性的研究[J].石油煉制與化工,2001,329(5)：54-56.

[4]徐建波,陳建和.SBS改性道路瀝青[J].石油瀝青,1999,13(4):25-34.

[5]叢玉鳳 廖克儉 翟玉春,等.SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝參數(shù)的考察[J].石油化工高等學校學報 2005,18(2)：32-34.