SBS改性瀝青現(xiàn)場加工工法

3適用范圍完成單位中交一公局橋隧工程有限公司主要完成人：許飛薛峰韓坤蔣妙強李凱聚合物改性瀝青由于可以提高和改善路面使用性能已得到了廣泛的應(yīng)用，其中SBS聚合物改性瀝青又以其能夠顯著提高瀝青路面高溫抗車轍、低溫抗裂能力、抗老化能力和耐疲勞性能而成為聚合物改性瀝青的主要產(chǎn)品。目前，國內(nèi)外SBS改性瀝青的生產(chǎn)方式有現(xiàn)場法加工和工廠化生產(chǎn)兩種工藝?，F(xiàn)階段工廠法改性瀝青具有相對成熟的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，是目前瀝青改性的主流生產(chǎn)方式，占據(jù)絕大多數(shù)改性市場。但隨著工廠化改性瀝青技術(shù)壁壘的消除，改性瀝青價格日趨透明，國內(nèi)改性瀝青產(chǎn)能的過剩和改性瀝青產(chǎn)品的“微利”特性，使得一些瀝青廠家為追求利潤，添加大量不利于瀝青性能各種添加劑或劣質(zhì)油品。雖然改性瀝青產(chǎn)品各項指標(biāo)合格，但嚴(yán)重影響改性瀝青內(nèi)在品質(zhì)和路用性能，導(dǎo)致多個地區(qū)路面工程發(fā)生早期損害?，F(xiàn)階段國內(nèi)現(xiàn)場加工改性瀝青由于加工者技術(shù)水平差異、加工設(shè)備不同、加工工藝和原材料性能變化，導(dǎo)致現(xiàn)場加工改性瀝青質(zhì)量存在明顯差異。河北太行山高速京蔚段采用現(xiàn)場法生產(chǎn)改性瀝青，為保障工程所需SBS改性瀝青生產(chǎn)穩(wěn)定性，提高改性瀝青的生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性，針對現(xiàn)場法改性瀝青生產(chǎn)，編制了《SBS改性瀝青現(xiàn)場生產(chǎn)改性工法》,以指導(dǎo)改性瀝青的生產(chǎn)與質(zhì)量控制。2工法特點1.基質(zhì)瀝青及SBS改性劑等所有原材料都可以根據(jù)指標(biāo)要求自由選擇，并對用于加工改性瀝青的每車基質(zhì)瀝青可以進行指標(biāo)及“指紋”檢測，通過性能指標(biāo)分析，確定基質(zhì)瀝青質(zhì)量，避免基質(zhì)瀝青等原材料以次充好，有利于改性瀝青產(chǎn)品性能的穩(wěn)定。2.現(xiàn)場法加工改性瀝青的加工設(shè)備直接與拌和站對接，生產(chǎn)出來的改性瀝青在成品罐發(fā)育好經(jīng)檢驗合格后即輸入拌和樓直接使用，既能保證改性瀝青性能穩(wěn)定，又可以有效防止離析和高溫存儲引起的性能衰減。3.生產(chǎn)過程全程公開透明，有利于質(zhì)監(jiān)站、業(yè)主、監(jiān)理、施工單位等項目參與方從進料、加工、出廠等各個環(huán)節(jié)全過程監(jiān)控，確保質(zhì)量可控。SBSSBS現(xiàn)場法生產(chǎn)作業(yè)流程5.2原材料檢測與優(yōu)選改性瀝青的性質(zhì)與基質(zhì)瀝青密切相關(guān)。因此(1)基質(zhì)瀝青應(yīng)符合重交瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求青的15℃延度也有較高要求。同時基質(zhì)瀝青中的蠟含量高低跟改性(2)必須充分考慮基質(zhì)瀝青與改性劑SBS的配伍性加工改性瀝青時，并不是基質(zhì)瀝青符合重交瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時，改性劑都能達(dá)到很好的改性效果。基質(zhì)瀝青與改所說的三大指標(biāo)并不能完全反應(yīng)瀝青內(nèi)在組分性質(zhì)。瀝青作為一種復(fù)雜。從化學(xué)組成來說，可分為瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香直接影響到改性劑的配伍性問題。從改善瀝青組分與改性劑相容且組分的測定及每一組分中的分子分布也有很大差異，故在實際應(yīng)產(chǎn)實踐中必須對基質(zhì)瀝青取樣改性，考察不同改性劑品種、工藝條(3)必須選用合適的基質(zhì)瀝青標(biāo)號改性瀝青的等級是按25℃針入度來區(qū)分的，度要下降20~25。如70號重交瀝青改性后針入度一般在45~50左右，故只能符合I—D級要求。所以，加工I—D級一般選用70號瀝青，I—C級選用90號瀝青，I—B級可選用110號瀝青。在基質(zhì)瀝青采購時必須考慮到這一點。本項目所選用的是A級70號道路石油瀝青，其技術(shù)要求見表5.2.1-1。表5.2.1-170#道路石油瀝青技術(shù)指標(biāo)檢測項目針入度(25℃,100g,5S)(0.1mm)針入度指數(shù)PI軟化點(環(huán)球法)(℃)60℃動力粘度(Pa.s)延度(5cm/mim,10℃)(cm)延度(5cm/mim,15℃)(cm)蠟含量(%)閃點(COC)(℃)溶解度(%)密度(15℃)(kg/m3)實測密度(25℃)(kg/m3)實測質(zhì)量變化(%)殘留針入度(25℃)(%)延度(10℃)(cm)延度(15℃)(cm)5.2.3相容劑序號技術(shù)參數(shù)指標(biāo)1閃點(開口，℃)2運動粘度(100℃)mm2/s3水分/無5.2.4穩(wěn)定劑序號指標(biāo)外觀灰色固體粉末2表觀密度g/cm33細(xì)度4無5.3室內(nèi)小樣的制備與檢驗瀝青時，先將助溶劑按一定比例加到瀝青中，然后加熱到160℃,再加入4.5%SBS,機械攪拌30～50min,然后，在175～185℃溫度范圍內(nèi)連續(xù)剪切30～60min,剪切過程中觀察試樣均勻光亮?xí)r加入穩(wěn)定劑，再在175～185℃溫度范圍內(nèi)機械攪拌30～60min后，放入163℃烘箱中發(fā)育30min,即制成改性瀝青。閃點、溶解度、彈性恢復(fù)25℃、儲存穩(wěn)定性離析(48h軟化點差)、老化后質(zhì)量變化、延度5℃、針入度比25℃)進行檢測，指標(biāo)全部符合規(guī)范要求者為擬試生產(chǎn)改性瀝青配方。圖5.3.2-1針入度試驗圖5.3.2-2軟化點試驗飽和度，穩(wěn)定度和流值，其他路用性能殘留穩(wěn)定度比，凍融劈裂抗拉表5.3.3-1馬歇爾試驗結(jié)果指標(biāo)要求空隙率%表5.3.3-2瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定度(kN)流值(0.1mm)空隙率(%)殘留穩(wěn)定度凍融劈裂強度比 5.4SBS改性瀝青現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備考察國內(nèi)外SBS改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備的差異，選擇剪切效果好、售后服務(wù)好、價格適宜的SBS改性瀝青設(shè)備(尤其是膠體磨),結(jié)合依托工程拌合樓的位置和SBS改性瀝青成套設(shè)備的配備情況建設(shè)現(xiàn)場SBS改性瀝青生產(chǎn)線，經(jīng)過性價比等指標(biāo)進行詳細(xì)分析。5.4.2設(shè)備的調(diào)試設(shè)備式運轉(zhuǎn)一般可分為空轉(zhuǎn)試驗、負(fù)荷試驗、精度試驗三種。(1)空轉(zhuǎn)實驗：是為了考核設(shè)備安裝精度的保持性，設(shè)備的穩(wěn)固性，以及傳動、操縱、控制、潤滑、液壓等系統(tǒng)是否正常，靈敏可靠等有關(guān)各項參數(shù)和性能在無貝多芬運轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行。一定時間的空負(fù)荷運轉(zhuǎn)是新設(shè)備投入使用前必須進行磨合的一個不可缺少的步驟。(2)設(shè)備的負(fù)荷實驗：試驗設(shè)備在數(shù)個標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷工況下進行試驗，在有些情況下進行試驗。在負(fù)荷實驗中應(yīng)按規(guī)范檢查軸承的溫升，考核液壓系統(tǒng)、傳動、操縱、控制、安全等裝置工作是否達(dá)到出廠的標(biāo)準(zhǔn)，是否正常、安全、可靠。不同負(fù)荷狀態(tài)下的試運轉(zhuǎn)，也是新設(shè)備進行磨合所必須進行的工作，磨合試驗進行的質(zhì)量如何，對于設(shè)備使用壽命影響極大。(3)設(shè)備的精度實驗：一般應(yīng)在負(fù)荷試驗后按說明書的規(guī)定進行，既要檢查設(shè)備本身的幾何精度，也要檢查工作(加工產(chǎn)品)的精度。這項試驗大多在設(shè)備投入使用兩個月后進行。5.4.3生產(chǎn)前準(zhǔn)備(1)開始生產(chǎn)前(1-3小時)做好設(shè)備預(yù)熱和運行前的準(zhǔn)備和檢查。(2)按設(shè)備操作說明書要求，檢查控制系統(tǒng)、瀝青泵、攪拌器、膠體磨、各液位儀表、溫度儀表、壓力儀表、電流表等是否達(dá)到正常生產(chǎn)要求。(3)通過制動化工控機設(shè)定生產(chǎn)溫度，自動調(diào)節(jié)燃燒器和加熱系統(tǒng)實現(xiàn)溫度滿足生產(chǎn)要(4)通過自動化工控機的參數(shù)設(shè)定生產(chǎn)量、生產(chǎn)速度和配比，自動調(diào)節(jié)瀝青泵B2、B3、注油泵JB的電機變頻器、喂料器WD和相關(guān)閥門實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。圖5.4.3-1檢查瀝青泵、膠體磨等設(shè)備是否正常調(diào)整穩(wěn)定劑的摻量，同時必要情況下添加一定比例相容劑。具體生產(chǎn)配方見表5.5.1-1。表5.5.1-1SBS改性瀝青生產(chǎn)配方組成比例(%)SBS改性劑穩(wěn)定劑內(nèi)摻比例SBS改性瀝青建議生產(chǎn)配方見表5.5.1-2。組成組成比例(%)相容劑穩(wěn)定劑內(nèi)摻比例5.5.2生產(chǎn)工藝(1)基質(zhì)瀝青升溫至150-160℃,經(jīng)過換熱后輸送到溶脹罐，溫度控制180-190℃;(2)加入SBS,攪拌、溶脹20-30分鐘；(3)溶脹后將基質(zhì)瀝青和SBS混合物過磨、研磨；(4)研磨后打入發(fā)育罐，控制溫度165-175℃;(5)加入穩(wěn)定劑，攪拌反應(yīng)30-60min。表5.5.2-1SBS改性瀝青建議生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝控制工藝換熱、溶脹剪切研磨發(fā)育溫度控制時間控制//5.5.3生產(chǎn)工藝流程見圖A電機B電機C電機主要材料與設(shè)備詳見表6-1。表6-1主要機主要材料與設(shè)備1拌合站臺2臺13螺旋輸送及臺14 臺25出料泵臺26臺17臺18臺29電機臺3孕育罐臺1SBS改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)及檢測頻率應(yīng)表7.2-1SBS(I-D)改性瀝青技術(shù)要求SBS類(L-D針入度25℃,100g,5s0℃布氏粘度[1135℃,不大于必要時閃點，不小于℃必要時溶解度，不小于%必要時彈性恢復(fù)25℃不小于%隨時℃每批或必要時老化后質(zhì)量變化，不大于%每批或必要時針入度比25℃不小于%每批或必要時每批或必要時注：1.表中135℃運動粘度可采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTGE20-2氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗方法(布洛克菲爾德粘度計法)”進行測定。若在不改變改性瀝青物理力學(xué)性質(zhì)并符合安全條件的溫度下易于泵送和拌和，或經(jīng)證明適當(dāng)提高泵送和拌和溫度時能保證改性瀝青的質(zhì)量，容易施攪拌均勻。改性瀝青不得長期貯存，一般不超過5天；當(dāng)貯存時間超過5天時，需進行針入度、軟化點、延度、老化后延度指標(biāo)檢測，合格后方可使用；超過10(1)嚴(yán)禁提升設(shè)備載人，并不得超載；(2)嚴(yán)禁在提升平臺下停留、穿行；8.3操作時應(yīng)遵守下列規(guī)定(1)車間內(nèi)作業(yè)時，必須啟動通風(fēng)裝置；(2)開機前必須操作盤儀器儀表、瀝青上液位開關(guān)進行檢查，符合要求后方可開機；(3)嚴(yán)禁采取瀝青泵反轉(zhuǎn)的方式清理過濾器；(4)在生產(chǎn)區(qū)域巡視、工作時必須戴安全帽、防護鏡，穿規(guī)定的工作服及工作鞋；(5)進入罐內(nèi)進行維修時，有毒氣體濃度應(yīng)降到安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，罐內(nèi)氧氣含量大于18%5.改性瀝青生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含油廢水、機泵冷卻水、管線吹掃水、地面清掃水、罐區(qū)生產(chǎn)過程中大量消耗廢舊輪胎的同時，可有效節(jié)約瀝青等不舊輪胎燃燒產(chǎn)生的SO2排放，節(jié)能減排效果非常顯著,既保護了環(huán)境也節(jié)約了成本。表11.1-1現(xiàn)場法改性瀝青成本計算(示例)成本元/t4添加劑橡膠油穩(wěn)定劑原材料成本：元/二、加工成本(示例)成本元/t設(shè)備成本200~300萬加工成本：元/t4.0%SBS摻量綜合成本：元/t由表9.1-1可知，現(xiàn)場法SBS改性瀝青的綜合成本為3866元/噸(按折中價計算),而目前市場上各性能穩(wěn)定的成品SBS改性瀝青價格約為4400元/噸，故采用現(xiàn)場法生產(chǎn)SBS改性瀝青