浅谈SBS改性沥青配比与生产

摘要:SBS 改性沥青因其良好的高温稳定性、低温抗裂性和出色的粘附性与耐疲劳性,在高等

级公路工程应用越来越广泛。文中分析了改性沥青软化点、针入度、延度三大指标与沥青性能的关系，探究了 SBS 改性沥青的配合比设计，并阐述了SBS改性沥青生产流程和SBS在加工过程中的控制要点。

关键词：SBS改性沥青；配合比；生产

中图分类号：TF526文献标识码： A

随着中国公路交通事业的发展,尤其是高等级公路建设与国道、省道大中修“白+黑”施工工程项目的迅猛发展,改性沥青砼路面的数量不断增多,等级不断提高。目前,国内外高等级沥青路面普遍采用 SBS 改性沥青。SBS 是一种高分子嵌段共聚物,它具有橡胶的弹性和树脂的热塑性质,SBS 与沥青在高速剪切胶体磨的作用下,通过物理镶嵌混合相互渗透吸附以微米级的颗粒大小均匀地混合在沥青中,形成一种改性沥青。SBS 改性沥青因其良好的高温稳定性、低温抗裂性和出色的粘附性与耐疲劳性,在南方高等级公路建设与国道、省道大中修改造工程中得到广泛应用。在 SBS 改性沥青生产配合比设计中,SBS 改性剂的类型与配合比含量对改性沥青产品的质量与使用性能具有显著的影响,如何确定 SBS 改性沥青生产最佳配合比对改性沥青生产研究具有重要的指导意义。

一、改性沥青三大指标性能分析

改性沥青三大指标是指改性沥青软化点、针入度和延度,是用来评价改性沥青质量性能的重要技术指标。

(一)改性沥青软化点。改性沥青软化点是指改性沥青试件受热软化到下垂时的温度。在检测试验中,在沥青软化点仪的水瓶里放一个钢环,环里放沥青,沥青上再压一钢球,然后将水瓶加热,改性沥青试件因受热温度升高而软化,试件上面的钢球落入水瓶底时的温度即为沥青软化点。改性沥青软化点测试主要用于评价改性沥青的高温稳定性。

(二)改性沥青针入度。改性沥青针入度是改性沥青主要质量指标之一,表示沥青软硬程度和稠度、抵抗剪切破坏的能力,是指改性沥青试件在温度 2 5℃、5 s 时间内和 1 00 g 的荷重下,标准针垂直穿入改性沥青试样的深度。针入度越高,沥青的抗高温性能越差,抗低温性能越好。

(三)改性沥青延度。改性沥青延度是指在试验检测中将改性沥青制作为 8 字形标准试件,在 2 5 ℃温度下,试件在延度仪 5 cm/min 的拉伸速度下不断伸长直至断裂时的长度。延度是评定沥青塑性的重要指标,延度越大,表明改性沥青塑性越好。

二、SBS 改性沥青配合比设计方法

有研究表明,SBS 改性沥青配合比设计中 SBS改性剂剂量最佳选取范围为 3%~5%。在改性沥青生产配合比试验中,将 SBS 改性剂剂量从 3%开始逐次增加 0.2 5%直至 6%进行试验,保持试验时间、剪切研磨温度等条件一致,通过试验数据找出SBS 剂量与改性沥青各项指标的关系,从而得到适合该批次产品质量的最佳生产配合比。SBS 剂量选取数值如表 1 所示。SBS 改性沥青生产配合比设计试验流程如图 1 所示。

表1SBS改性剂剂量选取数值

三、配合比设计检测分析

通过试验检测,记录各组 SBS 改性沥青针入度、软化点、延度、弹性恢复等主要技术指标进行研究分析,以确定最佳生产配合比。

（一）改性剂剂量与 SBS 改性沥青三大指标关系如图 2 所示,改性沥青软化点与改性剂剂量基本上成正比关系,软化点随着改性剂剂量的增加而变大,从掺加 3.2 5%改性剂起软化点就已达到规范技术要求。

如图 3 所示,改性沥青针入度值随着改性剂剂量的增加而变小。SBS 剂量为 3%~4.7 5%时,改性沥青针入度值符合规范技术要求。当 SBS 剂量超过 5.0%时,改性沥青软化点不断升高,但其针入度值已不符合规范的技术要求。如 图4所示,SBS剂量从3 .2 5 %开始,改性沥规范技术要求。

（二） 改性剂剂量与弹性恢复关系分析如图 5 所示,改性沥青弹性恢复与 SBS 剂量成正比关系,剂量为 3%~6%,改性沥青的弹性恢复指标均符合规范技术要求。

（三）配合比最佳设计方案确定

通过试验检测分析,改性沥青三大指标符合要求的配合比为 3.2 5%、3.5%、3.7 5%这三组,检测这三组配合比改性沥青的各技术参数,结果见表2。

表2改性沥青生产配合比设计技术指标

（四）配合比设计检测注意事项

改性沥青延度试验时,延度仪对延度的影响较大,因改性沥青承受拉力较大,试模托板容易产生变形,使得试样受拉力和剪应力的共同作用,影响试验结果的精确性;针入度对环境温度的精度要求较高改性沥青针入度试验最大难点在于试样养护温度和试验温度的控制;试验室内制作改性沥青的工艺与实际生产改性沥青的工艺有所不同,两者的试验结果必然会存在一定的差异。

四、生产流程

现在高速公路采用的是高速剪切法和胶体磨法来加工改性沥青，生产流程为改性剂溶胀20分钟以上、分散磨细8到10分钟、继续发育40分钟三个阶段。各阶段的时间和工艺流程随改性剂和加工设备的不同而不同，其中加工的温度是关键环节。改性沥青在检验合格后并且在成品储罐当中储存6到8小时才能在拌合机中使用。

本文参照上海依路20T/hSBS改性沥青的现场制作设备来进行阐述。如图6，先将改性剂和基质沥青分别加入溶胀罐1和溶胀罐2，在经过一定的溶胀的时间后，自动开启1#高速剪切均化磨，打开溶胀罐1的放料阀，混合料进入1塘机开始研磨，在研磨之后的混合料进入到过渡罐3，在l#高速剪切均化磨启动之后经过一定的设定时间，2#和3#均化磨会相继启动。所以过渡罐3当中的混合料经过2#均化磨进入到过渡罐4，又要经过3#均化磨进入到成品储存罐5，同时，当1#的均化磨研磨溶胀罐1当中的混合料之后，开始对溶胀罐2当中的混合料加以研磨，于此同时溶胀罐1又会开始加料进行溶胀搅拌，这样生产连续进行。

图6 上海依路改性沥青设备生产流程图

图注：A改性剂输入；B基质沥青输入；C成品改性沥青输入；D1-D3截流阀；

E沥青输出泵；G成品储存罐；H1-H7气动阀；M1-M3高速剪切磨；

S蛟龙分配器；1~2溶胀罐；3~4过渡罐

五、SBS改性沥青加工过程中控制要点

（一）SBS改性沥青加工过程中对时间和温度的要求

SBS改性沥青的加工过程基本包括改性剂融胀、研磨分散、孕育三个阶段，而每一阶段的加工时间和温度是关键因素。融胀一般的控制温度为165到175℃，其时间为15到30分钟。研磨为改性沥青在生产过程当中最主要的环节，其均恒度和细度直接影响沥青的改性指标。温度应要控制在175℃左右，时间由试生产来决定(每罐混合料每次的研磨时间大约8到10分钟，提倡研磨2到3遍)。在孕育期间，温度要控制在170℃左右，时间应在40分钟智商，并且连续的搅拌。在储存的过程当中，温度要控制在155到160℃左右，并且连续的搅拌，储存的时间不要超过24小时，若沥青一旦发生离析，就不能在用做生产。

（二） SBS改性沥青储存的要求

SBS改性沥青储存的温度要控制在155到160℃。储存沥青的罐体在第一次储存SBS改性沥青的时候，要对罐内加以检查，不能有残存的渣滓或其它沥青。在空罐体没有泵入沥青之前，要对罐体进行预先加热。在一天的施工过后，要尽可能用完沥青罐当中的沥青，或给沥青罐注满沥青，或者把剩余的沥青抽到其他的储存罐内，这样可以减少沥青和空气接触的表面积，进而避免沥青老化。

六、结语

SBS改性沥青质量的好坏会影响沥青混合料的路用性能，采用现场加工SBS改性沥青的方法，在生产过程当中，特备是在铺筑试验路、调试设备、生产量过大以及进入雨季等期间，会产生改性沥青的质量不稳定现象，就需要在施工管理当中注意控制SBS改性沥青生产的主要环节，强化生产过程的控制，不仅要确保生产的改性沥青不发生离析还要防止由于抢工期把发育不完全的改性沥青用到路面当中。

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