浅谈SBS改性沥青的生产工艺

浅谈SBS改性沥青的生产工艺
王晓波
摘要：对改性沥青生产过程进行分析研究，基质沥青和改性剂的选择对工艺的确定，使改性沥青质量进一步稳定，从而延长路面的使用寿命。
关键词：改性沥青；SBS；生产工艺
沥青路面由于具有行车平稳、舒适、噪声低、养护方便、易于回收再生沥青等优点，成为目前高等级路面的主要结构类型。但由于沥青材料自身性能的缺陷，如炎热季节沥青路面在重车作用下形成车辙，推拥的永久变形，冬季低温开裂和半刚性基层的反射性裂缝，雨季及春融季节形成的坑槽、松散等水损害破坏等病害在高等级公路上时常发生。1992年以来改性沥青作为一种新型路面材料在我国得到迅速的发展。生产改性沥青的目的就是要改善沥青的感温性，提高它的软化点，降低脆点，扩大改性沥青混凝土路面高温不软、低温不裂的温度范围，又因其具有较高的强度，能大大延长道路使用寿命，从而获得良好的经济效益和社会效益。
改性沥青技术经过多年的发展，SBS改性沥青以其优异的高低温性能以及无与伦比的弹性性能得到了广泛的认可，是目前运用最多的和发展前景最好的改性沥青产品。改性沥青的性能主要取决于基质沥青、改性剂、改性工艺等因素的控制。
1．基质沥青的选择
改性沥青的质量主要取决于基质沥青，通常选择基质沥青一般应考虑以下几个方面。
首先，基质沥青应符合下表中重交沥青的技术指标要求
表1 基质沥青技术指标
项目标准要求试验方法
针入度/(10-1) 60-80 GB/T 4509
软化点/℃ ≥46 GB/T 4507
延度（15℃）/cm ＞100 GB/T 4508
蜡含量,% ≤3 GB/T 5304
质量变化，% 0.076 GB/T 5304
针入度比，% ≥61 GB/T 4509
延度（25℃）/cm ＞150 GB/T 4508
延度（15℃）/cm ＞150 GB/T 4508

从生产和路用方面总结：蜡含量不能太高，一般要求≤3。蜡含量越低，基质沥青与SBS的相容性越好，改性效果也就越好，其感温性指标PI值就越大。
其次，从相容性方面，相容性越好，SBS的用量越小，生产成本越低，生产的SBS改性沥青产品质量越稳定，越不容易离析。研究表明，沥青质含量小于8%的基质沥青与SBS的相容性较好。
再次，选择适合的基质沥青标号
根据施工路面所在的地理位置不同选择不同的基质沥青。一般来说，热带地区选择70＃、50＃，温带地区选择90＃、70＃，寒带地区选择90＃、100＃、110＃。
2.改性剂的选择
一般选择改性剂时，要根据改性的目的和要求选择适合的改性剂种类。研究表明，SBS的耐高温和低温性能、弹性恢复的功能都比较突出；因此，SBS成为目前普遍使用的道路沥青改性剂。
SBS是热塑性丁苯橡胶，是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。改性剂兼有橡胶和塑料两种性能，常温下具有橡胶的弹性，高温下能象热塑料般熔融流动成为可塑性材料，因而称热塑弹性体。SBS改性剂在改性沥青生产中的应用效果最理想，其主要特点是:
1)改变了沥青流变学性质，粘弹性和延性提高，路面的抗冲击能力、抗开裂能力、耐磨耗能力都大大增加，可延长沥青路面的使用寿命;
2)增大了沥青的粘附性和粘韧度，提高了沥青与沙石料的结合力，改善了沥青混合料的强度和防水能力，增强了沥青路面的耐久性;
3)降低了沥青的温度敏感性，使沥青的针入度和软化点下降、弹塑范围扩大，耐流动变形性能力得到改善，使沥青路面平坦性能和抗车辙性能得到提高，使行车速度提高，路面维护减少。
根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异，SBS改性剂分为线型结构和星型结构两种。实验表明，星型SBS改性剂效果最好。但在加工性能方面，线型的要比星型的加工容易得多。在生产过程中应根据基质沥青、加工工艺选择合适的 SBS改性剂。我单位经过实验，根据胶体磨的研磨效果结合自己的生产工艺，选用SBS791和SBS4303和1301-1型混合料，改性效果显著。
3.SBS改性沥青生产工艺
SBS改性沥青的加工过程有三个阶段：溶胀、磨细分散、孕育。间隙过大，SBS混合料粒径不够小，SBS与沥青混合不充分、不均匀，从而影响质量;间隙过小(1mm以下)，强力的摩擦力会使SBS改性沥青的温度上升，有可能使沥青老化。关键因素是要控制好沥青与SBS各个阶段的温度和时间，并且时刻要进行搅拌。
一般来讲，SBS与沥青在175--180℃的温度范围内溶胀，溶胀的时间根据生产设备来确定。磨细温度为175℃左右，磨细的过程中要取样观察研磨的均匀状况。如果是固定工厂就必须做稳定处理，否则就会发生离析。稳定温度应该控制在165℃左右。
4.改性沥青生产过程的质量控制
4.1生产过程必须控制好沥青的温度和SBS与沥青的含量。
4.2分散和研磨过程中要时刻搅拌，SBS改性剂粒子越细，分布越均匀，沥青的针入度、软化点、延度三大指标的变化就越大，改性效果也就越好，这样路面的性能就更好。
4.3改性沥青的储存时间不宜过长。正常条件下，改性沥青的储存时间为一周。因此，改性沥青生产时应该与路面施工有效沟通，最好能够在生产结束后直接运输至工地。
5.结语
SBS改性沥青可以全面提高沥青路面的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳性能、耐疲劳性能、抗老化性能、表面服务性能和行车舒适性能。
在SBS改性沥青的生产过程中，必须考虑原料、设备、温度、存储等多方面因素，只有实时控制，才能既保证质量又降低成本。
事实也证明：推广应用改性沥青修筑沥青混合料路面，已成为我国公路建设的迫切需要，改性沥青的用途及市场前景看好。

参考文献
1.杨军.聚合物改性沥青.北京:化学工业出版社,2007-1第一版.
2.张玉军等.SBS在沥青溶胀行为的研究.石油沥青[J]，2004，18(4):6—7.
3.沥青及沥青混合料路用性能.北京:人民交通出版社，2001.
4.冯新军.SBS聚合物改性沥青热储存稳定性研究[D].西安:长安大学,2004.
5.公路工程沥青及沥青混合料试验规程.中华人民共和国交通部发布.