SBS 改性沥青生产指南
聚合物改性沥青由于可以提高和改善路面使用性能已得到了广泛的应用，其中SBS 聚合物改性沥青又以其能够显著提高沥青路面高温抗车辙、低温抗裂能力、抗老化能力和耐疲劳性能而成为聚合物改性沥青的主要产品。但是，由于SBS 与基质沥青存在配伍性，不同的基质沥青组成会严重影响SBS 改性沥青的技术性能，国内外对此研究较多，并得出芳香分含量高的基质沥青与SBS 相容性好的结论。但对于不同类型和牌号的SBS 与基质沥青混合后制备的改性沥青性能研究较少，而要选择一种与基质沥青配伍性最好的SBS 类型和牌号也是至关重要的。因此本方案通过对比试验，分析不同类型、不同牌号的SBS 改性剂对同一种基质沥青改性效果的优劣，以便指导SBS 改性沥青的生产实践。
沥青的改性效果与基质沥青的性质密切相关，针对不同的基质沥青要选用不同的配伍工艺方案、改性剂的品种、掺量和生产工艺也是影响改性沥青性能的重要因素。因此，在对沥青进行改性前，对沥青和改性剂的性质分析是必要的。
本指南从原材料检测优选，SBS 改性沥青配伍性试验研究，SBS 改性沥青改性机理分析，改性沥青现场加工质量控制，路用性能研究、现场加工SBS 改性沥青经济效益分析等方面。基于已有试验数据，试验设备，生产设备，作业流程，技术方案，材料性能及加工方式，各环节注意事项等工程实例为引导，以便在后续的类似工程中对我们的相关作业人员给予指导，提高我们的工作效率和品质。又快又好的生产出我们的产品，在同样时间
内产生更大的价值。目前由于试验内容还需进一步完善，试验数据不全，指南还未装订成册。
一、原材料的检测优选及改性沥青小样加工工艺
在沥青路面建设过程中，材料起着至关重要的作用，必须根据工程所在位置、气候条件、道路等级、路面机构等多方面因素综合加以考虑。把好材料关应该以试验未依据，严格控制质量。 1、基质沥青的选取
改性沥青的性质与基质沥青密切相关。因此，要生产符合规范要求的改性沥青，选择基质沥青时必须考虑到以下几个方面： （1）基质沥青应符合重交沥青的技术标准要求
目前有两种主要的路用沥青——普通道路沥青和重交道路沥青。重交道路沥青强调了15℃延度及含蜡量的要求。SBS 改性沥青突出的优点就是低温延伸性能的大幅提高，因而基质沥青的15℃延度也有较高要求。同时基质沥青中的蜡含量高低跟改性沥青的感温性能也有直接的关系，蜡含量越高，其感温性能越差。
（2）必须充分考虑基质沥青与改性剂SBS 的配伍性
加工改性沥青时，并不是基质沥青符合重交沥青技术标准时，就简单的认为用任何一种改性剂都能达到很好的改性效果。基质沥青与改性剂之间存在配伍性的问题，基质沥青通常所说的三大指标并不能完全反应沥青内在组分性质。沥青作为一种是提炼产物，其成分相当复杂。从化学组成来说，可分为沥青质、胶质、芳香分、饱和分，每个组分之间的比例关系
直接影响到改性剂的配伍性问题。从改善沥青组分与改性剂相容性的要求出发，要尽量选择较低沥青质含量和较高芳香分、胶质含量的基质沥青。 国内外许多学者也提出了不少组分含量与相容性之间的理论。这些大多为经验公式，并且组分的测定及每一组分中的分子分布也有很大差异，故在实际应用中并不十分可靠。在生产实践中必须对基质沥青取样改性，考察不同改性剂品种、工艺条件的改性效果，最终选择合适的配伍及工艺。 （3）必须选用合适的基质沥青标号
改性沥青的等级是按25℃针入度来区分的，应根据工程设计中要求的改性沥青等级来选择合适的基质沥青标号。一般来说，基质沥青以通常工艺手段采用SBS 改性后，其25℃针入度要下降20~25。如70号重交沥青改性后针入度一般在45~50左右，故只能符合I —D 级要求。所以，加工I —D 级一般选用70号沥青，I —C 级选用90号沥青，I —B 级可选用110号沥青。在基质沥青采购时必须考虑到这一点。
根据瓜星九标和瓜星十标上面层改性沥青设计要求，需要标号I-C 级的改性沥青，根据上述基质沥青的选择标准，我们选取道路石油沥青SK-90#作为改性沥青的原材料，其技术指标试验数据见表1-1。
2、SBS 改性剂的选取 （1）SBS 改性剂的调查
我们主要对燕山石化、岳阳石化和独山子石化等国内三大SBS 改性剂生产商调研了调查，重点对三家生产的SBS 改性剂的品种、分子量及其产品特性进行了试验分析对比，并结合基质沥青特性和各种改性剂在行业界的应用情况，初步确定用岳阳石化生产的线形SBS1301-1，燕山石化生产的星形SBS4303和线形SBS1301-3以及独山子石化生产的SBS1320-110等四种SBS 改性剂作为室内小样的沥青改性剂。 3、增延剂、稳定剂的选取
由于技术还不成熟，增延剂、稳定剂的选取参考依据公路科学研究院的 经验。
二、室内小样的制取及检验
1、改性沥青的制备
用高速剪切混合乳化机制备SBS 改性沥青, 剪切速度3000～5000转/
min 。加工SBS 改性沥青时, 先将助溶剂按一定比例加到沥青中，然后加热到160℃，再加入4.5%SBS，机械搅拌30～50min ，然后，在175～185℃温度范围内连续剪切30～60 min，剪切过程中观察试样均匀光亮时加入稳定剂，再在175～185℃温度范围内机械搅拌30～60min 后，放入163℃烘箱中发育30min ，即制成改性沥青。 2、小样配比试验检验
研究采用改性沥青三大指标及储存稳定性试验初步验证各种SBS 改性剂与基质沥青(SK)的配伍性，若上述四个指标均合格，再对该配比的改性沥青的其他指标（针入度指数PI 、运动粘度135℃、闪点、溶解度、弹性恢复25℃、储存稳定性离析（48h 软化点差）、老化后质量变化、延度5℃、针入度比25℃）进行检测，指标全部符合规范要求者为拟试生产改性沥青配方。为了得到最佳改性沥青配比，在室内对三个厂家的四种改性剂制备了24种改性沥青小样。
试验数据见表2-1。
由表2-1可见，从试验结果看，其中只有三个配比（5#、18#、24#）的小样改性沥青的四个指标（针入度25℃，软化点，延度5℃，存储稳定性）合格，具备进行下一步试验的条件。
表2-1 SBS改性沥青试验数据统计表
分别对筛选出的5#、18#、24#配比，即
（1） 5#方案 改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.5%（岳阳石化1301-1）：3%：2.5‰（1#1‰+4#1.5‰=2.5‰）
（2） 18#方案 改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.3%（独山子石化1320-110）：3%：2‰（6#）
（3） 24#方案 改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.5%（燕山石化1301-3）：3%：2.5‰（1#1‰+4#1.5‰=2.5‰）
进行针入度指数PI 、运动粘度135℃、闪点、溶解度、弹性恢复25℃、储存稳定性离析（48h 软化点差）、老化后质量变化、延度5℃、针入度比25℃进行检测，结果见表2-2。经分析表2-2试验结果并结合试验过程中表观鉴定情况，推荐采用岳阳石化1301-1为试生产改性剂。
3、混合料性能的检验
沥青混合料性质主要包括马歇尔试件的毛体积相对密度，吸水率，孔隙率，矿料间隙率，饱和度，稳定度和流值，其他路用性能残留稳定度比，冻融劈裂抗拉强度比，小梁弯曲和车辙试验。
为了研究SBS 改性沥青对沥青混合料路用性能的影响，本次试验依据瓜星九标用基质沥青和改性沥青分别拌合AC-16C 级配的集料，按油石比为4.8%形成沥青混合料，然后研究了沥青混合料各项性质，数据总结如表2-3。
沥青混合料其他路用性能试验对比表如下
从表2-3和2-4可以看出基质沥青的空隙率，矿料间隙率和稳定度比改性沥青的小，且空隙率不符合设计标准，残留稳定度比、冻融劈裂抗拉强度比、
小梁弯曲和动稳定度，基质沥青的都比改性沥青的小。从上可以看出，在AC-16这个级配下的沥青混合料性质和路用性能，改性沥青比基质沥青要好很多。
三、设备的招标、采购、安装和调试
1、设备的选取
考察了国内外SBS 改性沥青生产设备的差异，选择剪切效果好、售后服务好、价格适宜的SBS 改性沥青设备（尤其是胶体磨），结合依托工程拌合楼的位置和SBS 改性沥青成套设备的配备情况建设现场SBS 改性沥青生产线，经过性价比等指标进行详细分析。 2、设备验收
新设备到货后，由设备管理部门，会同购置单位，使用单位（或接收单位）进行开箱验收，检查设备在运输过程中有无损坏、丢失，附件、随机备件。专用工具、技术资料等是否与合同。装箱单相符，并填写设备开箱验收单，存入设备档案，若有缺损及不合格现象应立即向有关单位交涉处理，索取或索赔。 3、设备的安装
按照工艺技术部门绘制的设备工艺平面布置图及安装施工图、基础图、设备轮廓尺寸以及相互间距等要求划线定位，组织基础施工及设备搬运就位。在设计设备工艺平面布置图时，对设备定位要考虑以下因素。 (1)应适应工艺流程的需要
(2)应方便于工件的存放、运输和现场的清理
(3)设备及其附属装置的外尺寸、运动部件的极限位置及安全距离 (4)应保证设备安装、维修、操作安全的要求
(5)应按照机械设备安装验收有关规范要求，做好设备安装找平，保证安装稳固，减轻震动，避免变形，保证加工精度，防止不合理的磨损。安装前要进
行技术交底，组织施工人员认真学习设备的有关技术资料，了解设备性能及安全要耱和施工中应事项。
安装过程中，对基础的制作，装配链接、电气线路等项目的施工，要严格按照施工规范执行。安装工序中如果有恒温、防震、防尘、防潮、防火等特殊要求时，应采取措施，条件具备后方能进行该项工程的施工。为了快速安装改性沥青设备，各大部件安装一次顺序为： （1）组装发育罐
（2）组装控制柜、生产混合罐、沥青泵、胶体磨 （3）安装升温罐
（4）组装管道把各部件连接起来 （5）依照电路图铺设好电线 （6）安装空气压缩机 （7）安装热油炉 4、设备的调试
设备式运转一般可分为空转试验、负荷试验、精度试验三种。
(1)空转实验：是为了考核设备安装精度的保持性，设备的稳固性，以及传动、操纵、控制、润滑、液压等系统是否正常，灵敏可靠等有关各项参数和性能在无贝多芬运转状态下进行。一定时间的空负荷运转是新设备投入使用前必须进行磨合的一个不可缺少的步骤。
(2)设备的负荷实验：试验设备在数个标准负荷工況下进行试验，在有些情况下进行试验。在负荷实验中应按规范检查轴承的温升，考核液压系统、传动、操纵、控制、安全等装置工作是否达到出厂的标准，是否正常、安全、可靠。不同负荷状态下的试运转，也是新设备进行磨合所必须进行的工作，磨合试验
进行的质量如何，对于设备使用寿命影响极大。
(3)设备的精度实验：一般应在负荷试验后按说明书的规定进行，既要检查设备本身的几何精度，也要检查工作（加工产品）的精度。这项试验大多在设备投入使用两个月后进行。 5、生产前准备
（1）开始生产前（1-3小时）做好设备预热和运行前的准备和检查。 （2）按设备操作说明书要求，检查控制系统、沥青泵、搅拌器、胶体磨、各液位仪表、温度仪表、压力仪表、电流表等是否达到正常生产要求。
（3）通过制动化工控机设定生产温度，自动调节燃烧器和加热系统实现温度满足生产要求。
（4）通过自动化工控机的参数设定生产量、生产速度和配比，自动调节沥青泵B2、B3、注油泵JB 的电机变频器、星形喂料器WD 和相关阀门实现自动化生产。 6、改性沥青的生产步骤
（1）基质沥青的升温：设备预热达到设定值后（管线温度计测量），开启阀门L1和沥青泵B1向快速升温罐K 中泵入沥青，当快速升温罐液位到达一定值（沥青液面高出烟道盘管），工控机自动依次开启搅拌电机，开启导热油循环泵、开启燃油燃烧器将基质沥青升温到生产要求温度（175-200℃），开始由沥青泵B1连续泵入低温基质沥青和沥青泵B2泵出高温基质沥青。
（2）改性剂SBS 与沥青的混合：自动开启阀门L2、HJ 和沥青泵B2向生产混合罐H 中泵入沥青，经过沥青流量计计量自动调节沥青泵B2转速达到设定生产速度值，当沥青液位到达混合罐H 的约一半液位时，自动依次开启混合罐H 的搅拌电机、开启破碎机电机PD 、星形喂料器电机WD 、SBS 螺旋上料器电机LXD 、插板阀CB 向混合罐H 加入改性剂SBS 等助剂，经过电子称重计量自动调节WD
星形喂料器转速达到设定添加比例，生产配方需要加入稳定剂，自动开启WD1经过电子称重计量自动调节WD1星形喂料器转速达到设定添加比例。 （3）过胶体磨研磨：自动开启阀门HC 、L3、L5通向胶体磨，阀门FJ1通向发育罐F1（当采用浓缩SBS 沥青过胶体磨方法时，同时打开阀门HJ 和L6，并自动调整阀门开度到达两条沥青线中得沥青流量符合生产要求），开启胶体磨（同时启动胶体磨润滑泵和水冷泵），开启沥青泵B3；自动调节沥青泵B3转速，对混合料罐进行PID 调节，使液位稳定在设定值，即开始连续生产；当发育罐F1中沥青液位到达1/3时自动开启发育罐F1的搅拌电机，当发育罐F1中沥青液位到达最大或设定的生产量时，自动依次停沥青泵B2、B3和胶体磨、混合罐H 的搅拌电机、破碎机电机PD 、星形喂料器电机WD 、SBS 螺旋上料器电机LXD 、关闭阀门FJ1、插板阀CB 。
（4）改性沥青的发育：发育罐F1中得改性沥青在170℃以上保温搅拌发育1-3小时，经检验合格后即可开启FC1、开启沥青泵B4发出成品，成品发出后关闭搅拌器电机、沥青泵B4和阀门FC1.
（5）重复（2）、（3）方法，依次向发育罐F2、F3、F4、F5、F6生产改性沥青。
（6）重复(4)方法将发育罐F2、F3、F4、F5、F6中得改性沥青发育好和发出成品。
（7）循环生产发育罐F1、F2、F3、F4、F5、F6和循环发出成品。 （8）当停止生产时，按各部分的操作规程停机，关闭阀门。 （9）用压缩空气清扫管线，关闭所有阀门。
四、现场中试及加工工艺控制
1、改性沥青现场中试
根据采购SBS 改性沥青生产设备特性，现场生产的改性沥青技术参数见表4-1。
试生产改性沥青配比及技术指标检测结果见表4-2。
从表4-2可以看出，三个试生产改性沥青所检测指标均符合技术规范和设计要求。综合考虑产品质量和经济效益，暂定改性剂掺量为4.0%的配比将作为进行进一步试验的改性剂掺量；改性沥青的质量和成本不仅受改性剂掺量的影响，其他外加剂抽出油和稳定剂对其影响也较大，在保证改性沥青质量的前提下，在试生产过程中，保持改性剂掺量不变，改变抽出油和稳定剂的掺量来进行进一步分析。
进一步试生产试验结果见表4-3。由表4-3试验结果可见，配比是改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.0%：1%：2.5‰（1#1‰+4#1.5‰）的改性沥青所检查指标符合技术规范和设计要求；配比是改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.0%：0：0的改性沥青所检查中针入度，离析的软化点差，老化延度不符合技术规范和设计要求；配比是改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.0%：0%：1.8‰（1#0.8‰+4#1‰）的改性沥青所检查指标中针入度，延度，老化延度不符合技术规范和设计要求；配比是改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.0%：0.5%：1.8‰（1#0.8‰+4#1‰）的改性沥青所检查指标中老化延度不符合技术规范和设计要求。
综上所述，初定试生产改性沥青配方为：基质沥青（SK-90#）：改性剂（SBS1301-1）：助剂掺量：稳定剂掺量=100%：4.0%：1%：2.5‰（1#1‰+4#1.5‰）。
2、加工工艺控制
（1）改性剂研磨时间对SBS 改性沥青性能影响研究
对同一种基质沥青，在改性剂剂量相同条件下，改性沥青质量优劣主要取决于SBS 被磨细的程度及在基质沥青中分散的程度。这主要与胶体磨适宜的间隙及研磨遍数有关。SBS 改性剂必须达到一定的细度才能与基质沥青较好相容，才能发挥最佳改性效果。但这个细度究竟是多大程度，目前并没有定量研究，可以肯定的是并不是SBS 越细改性效果越好。因为SBS 颗粒在融胀后流经胶体磨，SBS 分子团受到强烈剪切作用，分子团被破坏容易断裂形成较小的分子链，而断链后形成的R-CH 自由基具有很高的反应活性，能够与SBS 分子中的双键发生聚合反应，生成部分带支链的SBS 分子，使沥青的粘度增大。而SBS 分子链变短，使其拉伸性能减弱，沥青的延度也必将降低；而SBS 颗粒太粗，其与基质沥青不能很好的融混，发挥不出其改性性能。所以, 对SBS 应达到的细度只有凭经验及现场反复试验调整胶体磨的间隙，直至改性沥青指标达到规范要求为止。研磨的遍数，足以影响改性剂的细度及分散的均匀性，在选择研磨遍数应与胶体磨间隙和加工生产率结合起来考虑。依据厂家提供的信息及现场的试生产信息，我们设备采取一次性过磨15min 。 （2）发育时间对改性沥青技术指标影响研究
聚合物在沥青中的分散是一个物理和物理化学过程。由于沥青是一种复杂的高分子烃类的有机胶结材料，聚合物也是高分子材料，一般聚合物平均分子量远高于沥青，且分子的极性不同，随聚合物类型不同存在很大差异，而沥青又是多种组分并存的复杂体系，因此要想使这两种材料成为均匀分布的可供工程使用的性能稳定的材料，必须选择合适的加工工艺。在加入2.5‰稳定剂、4％SBS 、1％助剂、搅拌温度在170℃下，不同发育时间(1h～5h) 下测试改性沥青的
技术性能，其结果如表4-4所示。
考察SK90#沥青及其改性沥青的针入度指数(PI)值，加入4％SBS 发育2h 就能满足要求，并且感温性能随发育时间的增加得到逐步改善，但是当发育时间在3h 以后，继续增加发育时间，PI 值变化不大，其感温性没有得到进一步改善。改性沥青的延度(5℃)随发育时间的增加而逐渐增大。综合考虑改性沥青的感温性、高温稳定性及低温抗裂性三项指标，在搅拌温度在170℃下，以SK90#沥青为基质沥青的改性沥青的合理发育时间为2－2.5h 。 （3）加工温度对改性沥青技术指标影响研究
在改性沥青生产工艺中，除原料、设备外，最重要的是温度控制。SBS 改性剂的熔点在180℃左右，基质沥青的加热温度越高，SBS 改性剂越容易被溶化、并能加快沥青的溶解速度。但是，沥青的温度过高，沥青容易老化;SBS 改性剂会被氧化、焦 化、分解、降解，造成使用性能下降。所以基质沥青的温度应控制在165℃-180℃之间。另外，改性沥青存储时的温度也要重视。使用表明，SBS 改性沥青长时间的在高温条件下存储时使用性能会有所下降，在150℃-160℃存储时，其各项指标变化不大。
以SK90#沥青为基质沥青，加入4％SBS 、2.5‰稳定剂、1%助剂、加工温度分别在160-200℃之间制成改性沥青的性能指标测定结果如表4-5。
从表4-5中数据可以看出，随搅拌温度的升高，改性沥青的PI 值明显提高，这说明提高加工温度有利于改善改性沥青的感温性。当加工温度小于200℃时，趋于缓慢。考虑到加工温度为170℃比较合适。从低温延度指标分析，提高加工温度可显著增加SBS 改性沥青的延度，特别是延度(5℃) 提高幅度较大。
聚合物改性沥青搅拌过程中的机械、温度和时间决定生产效率及改性效果的三个关键因素。工艺过程中应注意保持适宜的温度，温度太高沥青会老化，改性剂也会裂解；温度太低稠度太大，搅拌时间太长，效率低。合理研磨时间应保证改性剂以一定的细度均匀分布在沥青中。不同基质沥青用SBS 改性时分别存在着合理的加工时间和温度，不能一概而论。对于SK90#沥青用SBS 改性，在170℃研磨15min 发育2.5h 有利于双相混融均匀，且提高其技术理化性质。 （4）存放时间对改性沥青技术指标影响研究
目前用于评价改性沥青热储存稳定性的常用方法为离析试验 ,其原理是将改性沥青在高温条件下储存一段时间后通过对比改性沥青顶部和底部沥青物理性质的差异来表征其热储存稳定性. 根据我国交通部 《公路工程沥青及沥青混合料试验规则》, 聚合物改性沥青离析试验方法为:将约 50 g 改性沥青样品注入直径为 25 mm ,长度为 200 mm的试管中 ,静置于163℃的烘箱 48 h.然后将样品冷冻并将其等分为三段 ,并测定样品上部和下部的软化点 ,以这2个软化点
之差来评价样品的热储存稳定性。我国交通部改性沥青技术规范认为 ,上下部软化点差小于 2.5℃为热储存稳定的样品.
成品改性沥青存储的优点在于，一可以随时监测，检查质量，保证使用性能；二供应及时。要做到及时供应，除了生产能力的保障外还要配备存储设备——存储罐。改性沥青在存储罐中需要搅拌或循环，因为改性沥青中含有较多的极性化合物，而SBS 改性剂属于非极性化合物且粘度较大，易聚集在上部，沥青容易沉积在下部，产生离析现象。
如前所述，SBS 改性沥青的存储温度也需要严格控制。供应紧张时存储温度可设定165℃-170℃之间，在SBS 改性沥青进出存储罐时各搅拌或循环一定时间；如存储时间较长，存储温度可设定到150℃-160℃之间，每天搅拌或循环一定时间。存储罐内的SBS 改性沥青的搅拌或循环也不宜太频繁，因为:(1)由于受热使沥青中的轻质油分不断挥发，使沥青变硬变脆，降低黏结性；(2)沥青过多地与空气接触，会发生一定程度的老化；(3)沥青在管道内不断运行并由储存罐顶处洒落到罐内时，沥青的表面积增大，将增加沥青的氧化反应。 (4)频繁搅拌或循环还会降低沥青温度，沥青温度反复地升高、降低，既加大成本又容易使沥青老化。
备注： （1）生产过程中，每车基质沥青都要检验留样，合格后方可打入沥青 储存罐
（2）生产好的改性沥青，每2～3罐检验一次留样，当天生产的当天使 用完
（3）生产中需要改变配合比时，由改性小组开出现场通知单
五、试验段路用性能检验
1、
SBS 改性沥青生产指南
聚合物改性沥青由于可以提高和改善路面使用性能已得到了广泛的应用，其中SBS 聚合物改性沥青又以其能够显著提高沥青路面高温抗车辙、低温抗裂能力、抗老化能力和耐疲劳性能而成为聚合物改性沥青的主要产品。但是，由于SBS 与基质沥青存在配伍性，不同的基质沥青组成会严重影响SBS 改性沥青的技术性能，国内外对此研究较多，并得出芳香分含量高的基质沥青与SBS 相容性好的结论。但对于不同类型和牌号的SBS 与基质沥青混合后制备的改性沥青性能研究较少，而要选择一种与基质沥青配伍性最好的SBS 类型和牌号也是至关重要的。因此本方案通过对比试验，分析不同类型、不同牌号的SBS 改性剂对同一种基质沥青改性效果的优劣，以便指导SBS 改性沥青的生产实践。
沥青的改性效果与基质沥青的性质密切相关，针对不同的基质沥青要选用不同的配伍工艺方案、改性剂的品种、掺量和生产工艺也是影响改性沥青性能的重要因素。因此，在对沥青进行改性前，对沥青和改性剂的性质分析是必要的。
本指南从原材料检测优选，SBS 改性沥青配伍性试验研究，SBS 改性沥青改性机理分析，改性沥青现场加工质量控制，路用性能研究、现场加工SBS 改性沥青经济效益分析等方面。基于已有试验数据，试验设备，生产设备，作业流程，技术方案，材料性能及加工方式，各环节注意事项等工程实例为引导，以便在后续的类似工程中对我们的相关作业人员给予指导，提高我们的工作效率和品质。又快又好的生产出我们的产品，在同样时间
内产生更大的价值。目前由于试验内容还需进一步完善，试验数据不全，指南还未装订成册。
一、原材料的检测优选及改性沥青小样加工工艺
在沥青路面建设过程中，材料起着至关重要的作用，必须根据工程所在位置、气候条件、道路等级、路面机构等多方面因素综合加以考虑。把好材料关应该以试验未依据，严格控制质量。 1、基质沥青的选取
改性沥青的性质与基质沥青密切相关。因此，要生产符合规范要求的改性沥青，选择基质沥青时必须考虑到以下几个方面： （1）基质沥青应符合重交沥青的技术标准要求
目前有两种主要的路用沥青——普通道路沥青和重交道路沥青。重交道路沥青强调了15℃延度及含蜡量的要求。SBS 改性沥青突出的优点就是低温延伸性能的大幅提高，因而基质沥青的15℃延度也有较高要求。同时基质沥青中的蜡含量高低跟改性沥青的感温性能也有直接的关系，蜡含量越高，其感温性能越差。
（2）必须充分考虑基质沥青与改性剂SBS 的配伍性
加工改性沥青时，并不是基质沥青符合重交沥青技术标准时，就简单的认为用任何一种改性剂都能达到很好的改性效果。基质沥青与改性剂之间存在配伍性的问题，基质沥青通常所说的三大指标并不能完全反应沥青内在组分性质。沥青作为一种是提炼产物，其成分相当复杂。从化学组成来说，可分为沥青质、胶质、芳香分、饱和分，每个组分之间的比例关系
直接影响到改性剂的配伍性问题。从改善沥青组分与改性剂相容性的要求出发，要尽量选择较低沥青质含量和较高芳香分、胶质含量的基质沥青。 国内外许多学者也提出了不少组分含量与相容性之间的理论。这些大多为经验公式，并且组分的测定及每一组分中的分子分布也有很大差异，故在实际应用中并不十分可靠。在生产实践中必须对基质沥青取样改性，考察不同改性剂品种、工艺条件的改性效果，最终选择合适的配伍及工艺。 （3）必须选用合适的基质沥青标号
改性沥青的等级是按25℃针入度来区分的，应根据工程设计中要求的改性沥青等级来选择合适的基质沥青标号。一般来说，基质沥青以通常工艺手段采用SBS 改性后，其25℃针入度要下降20~25。如70号重交沥青改性后针入度一般在45~50左右，故只能符合I —D 级要求。所以，加工I —D 级一般选用70号沥青，I —C 级选用90号沥青，I —B 级可选用110号沥青。在基质沥青采购时必须考虑到这一点。
根据瓜星九标和瓜星十标上面层改性沥青设计要求，需要标号I-C 级的改性沥青，根据上述基质沥青的选择标准，我们选取道路石油沥青SK-90#作为改性沥青的原材料，其技术指标试验数据见表1-1。
2、SBS 改性剂的选取 （1）SBS 改性剂的调查
我们主要对燕山石化、岳阳石化和独山子石化等国内三大SBS 改性剂生产商调研了调查，重点对三家生产的SBS 改性剂的品种、分子量及其产品特性进行了试验分析对比，并结合基质沥青特性和各种改性剂在行业界的应用情况，初步确定用岳阳石化生产的线形SBS1301-1，燕山石化生产的星形SBS4303和线形SBS1301-3以及独山子石化生产的SBS1320-110等四种SBS 改性剂作为室内小样的沥青改性剂。 3、增延剂、稳定剂的选取
由于技术还不成熟，增延剂、稳定剂的选取参考依据公路科学研究院的 经验。
二、室内小样的制取及检验
1、改性沥青的制备
用高速剪切混合乳化机制备SBS 改性沥青, 剪切速度3000～5000转/
min 。加工SBS 改性沥青时, 先将助溶剂按一定比例加到沥青中，然后加热到160℃，再加入4.5%SBS，机械搅拌30～50min ，然后，在175～185℃温度范围内连续剪切30～60 min，剪切过程中观察试样均匀光亮时加入稳定剂，再在175～185℃温度范围内机械搅拌30～60min 后，放入163℃烘箱中发育30min ，即制成改性沥青。 2、小样配比试验检验
研究采用改性沥青三大指标及储存稳定性试验初步验证各种SBS 改性剂与基质沥青(SK)的配伍性，若上述四个指标均合格，再对该配比的改性沥青的其他指标（针入度指数PI 、运动粘度135℃、闪点、溶解度、弹性恢复25℃、储存稳定性离析（48h 软化点差）、老化后质量变化、延度5℃、针入度比25℃）进行检测，指标全部符合规范要求者为拟试生产改性沥青配方。为了得到最佳改性沥青配比，在室内对三个厂家的四种改性剂制备了24种改性沥青小样。
试验数据见表2-1。
由表2-1可见，从试验结果看，其中只有三个配比（5#、18#、24#）的小样改性沥青的四个指标（针入度25℃，软化点，延度5℃，存储稳定性）合格，具备进行下一步试验的条件。
表2-1 SBS改性沥青试验数据统计表
分别对筛选出的5#、18#、24#配比，即
（1） 5#方案 改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.5%（岳阳石化1301-1）：3%：2.5‰（1#1‰+4#1.5‰=2.5‰）
（2） 18#方案 改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.3%（独山子石化1320-110）：3%：2‰（6#）
（3） 24#方案 改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.5%（燕山石化1301-3）：3%：2.5‰（1#1‰+4#1.5‰=2.5‰）
进行针入度指数PI 、运动粘度135℃、闪点、溶解度、弹性恢复25℃、储存稳定性离析（48h 软化点差）、老化后质量变化、延度5℃、针入度比25℃进行检测，结果见表2-2。经分析表2-2试验结果并结合试验过程中表观鉴定情况，推荐采用岳阳石化1301-1为试生产改性剂。
3、混合料性能的检验
沥青混合料性质主要包括马歇尔试件的毛体积相对密度，吸水率，孔隙率，矿料间隙率，饱和度，稳定度和流值，其他路用性能残留稳定度比，冻融劈裂抗拉强度比，小梁弯曲和车辙试验。
为了研究SBS 改性沥青对沥青混合料路用性能的影响，本次试验依据瓜星九标用基质沥青和改性沥青分别拌合AC-16C 级配的集料，按油石比为4.8%形成沥青混合料，然后研究了沥青混合料各项性质，数据总结如表2-3。
沥青混合料其他路用性能试验对比表如下
从表2-3和2-4可以看出基质沥青的空隙率，矿料间隙率和稳定度比改性沥青的小，且空隙率不符合设计标准，残留稳定度比、冻融劈裂抗拉强度比、
小梁弯曲和动稳定度，基质沥青的都比改性沥青的小。从上可以看出，在AC-16这个级配下的沥青混合料性质和路用性能，改性沥青比基质沥青要好很多。
三、设备的招标、采购、安装和调试
1、设备的选取
考察了国内外SBS 改性沥青生产设备的差异，选择剪切效果好、售后服务好、价格适宜的SBS 改性沥青设备（尤其是胶体磨），结合依托工程拌合楼的位置和SBS 改性沥青成套设备的配备情况建设现场SBS 改性沥青生产线，经过性价比等指标进行详细分析。 2、设备验收
新设备到货后，由设备管理部门，会同购置单位，使用单位（或接收单位）进行开箱验收，检查设备在运输过程中有无损坏、丢失，附件、随机备件。专用工具、技术资料等是否与合同。装箱单相符，并填写设备开箱验收单，存入设备档案，若有缺损及不合格现象应立即向有关单位交涉处理，索取或索赔。 3、设备的安装
按照工艺技术部门绘制的设备工艺平面布置图及安装施工图、基础图、设备轮廓尺寸以及相互间距等要求划线定位，组织基础施工及设备搬运就位。在设计设备工艺平面布置图时，对设备定位要考虑以下因素。 (1)应适应工艺流程的需要
(2)应方便于工件的存放、运输和现场的清理
(3)设备及其附属装置的外尺寸、运动部件的极限位置及安全距离 (4)应保证设备安装、维修、操作安全的要求
(5)应按照机械设备安装验收有关规范要求，做好设备安装找平，保证安装稳固，减轻震动，避免变形，保证加工精度，防止不合理的磨损。安装前要进
行技术交底，组织施工人员认真学习设备的有关技术资料，了解设备性能及安全要耱和施工中应事项。
安装过程中，对基础的制作，装配链接、电气线路等项目的施工，要严格按照施工规范执行。安装工序中如果有恒温、防震、防尘、防潮、防火等特殊要求时，应采取措施，条件具备后方能进行该项工程的施工。为了快速安装改性沥青设备，各大部件安装一次顺序为： （1）组装发育罐
（2）组装控制柜、生产混合罐、沥青泵、胶体磨 （3）安装升温罐
（4）组装管道把各部件连接起来 （5）依照电路图铺设好电线 （6）安装空气压缩机 （7）安装热油炉 4、设备的调试
设备式运转一般可分为空转试验、负荷试验、精度试验三种。
(1)空转实验：是为了考核设备安装精度的保持性，设备的稳固性，以及传动、操纵、控制、润滑、液压等系统是否正常，灵敏可靠等有关各项参数和性能在无贝多芬运转状态下进行。一定时间的空负荷运转是新设备投入使用前必须进行磨合的一个不可缺少的步骤。
(2)设备的负荷实验：试验设备在数个标准负荷工況下进行试验，在有些情况下进行试验。在负荷实验中应按规范检查轴承的温升，考核液压系统、传动、操纵、控制、安全等装置工作是否达到出厂的标准，是否正常、安全、可靠。不同负荷状态下的试运转，也是新设备进行磨合所必须进行的工作，磨合试验
进行的质量如何，对于设备使用寿命影响极大。
(3)设备的精度实验：一般应在负荷试验后按说明书的规定进行，既要检查设备本身的几何精度，也要检查工作（加工产品）的精度。这项试验大多在设备投入使用两个月后进行。 5、生产前准备
（1）开始生产前（1-3小时）做好设备预热和运行前的准备和检查。 （2）按设备操作说明书要求，检查控制系统、沥青泵、搅拌器、胶体磨、各液位仪表、温度仪表、压力仪表、电流表等是否达到正常生产要求。
（3）通过制动化工控机设定生产温度，自动调节燃烧器和加热系统实现温度满足生产要求。
（4）通过自动化工控机的参数设定生产量、生产速度和配比，自动调节沥青泵B2、B3、注油泵JB 的电机变频器、星形喂料器WD 和相关阀门实现自动化生产。 6、改性沥青的生产步骤
（1）基质沥青的升温：设备预热达到设定值后（管线温度计测量），开启阀门L1和沥青泵B1向快速升温罐K 中泵入沥青，当快速升温罐液位到达一定值（沥青液面高出烟道盘管），工控机自动依次开启搅拌电机，开启导热油循环泵、开启燃油燃烧器将基质沥青升温到生产要求温度（175-200℃），开始由沥青泵B1连续泵入低温基质沥青和沥青泵B2泵出高温基质沥青。
（2）改性剂SBS 与沥青的混合：自动开启阀门L2、HJ 和沥青泵B2向生产混合罐H 中泵入沥青，经过沥青流量计计量自动调节沥青泵B2转速达到设定生产速度值，当沥青液位到达混合罐H 的约一半液位时，自动依次开启混合罐H 的搅拌电机、开启破碎机电机PD 、星形喂料器电机WD 、SBS 螺旋上料器电机LXD 、插板阀CB 向混合罐H 加入改性剂SBS 等助剂，经过电子称重计量自动调节WD
星形喂料器转速达到设定添加比例，生产配方需要加入稳定剂，自动开启WD1经过电子称重计量自动调节WD1星形喂料器转速达到设定添加比例。 （3）过胶体磨研磨：自动开启阀门HC 、L3、L5通向胶体磨，阀门FJ1通向发育罐F1（当采用浓缩SBS 沥青过胶体磨方法时，同时打开阀门HJ 和L6，并自动调整阀门开度到达两条沥青线中得沥青流量符合生产要求），开启胶体磨（同时启动胶体磨润滑泵和水冷泵），开启沥青泵B3；自动调节沥青泵B3转速，对混合料罐进行PID 调节，使液位稳定在设定值，即开始连续生产；当发育罐F1中沥青液位到达1/3时自动开启发育罐F1的搅拌电机，当发育罐F1中沥青液位到达最大或设定的生产量时，自动依次停沥青泵B2、B3和胶体磨、混合罐H 的搅拌电机、破碎机电机PD 、星形喂料器电机WD 、SBS 螺旋上料器电机LXD 、关闭阀门FJ1、插板阀CB 。
（4）改性沥青的发育：发育罐F1中得改性沥青在170℃以上保温搅拌发育1-3小时，经检验合格后即可开启FC1、开启沥青泵B4发出成品，成品发出后关闭搅拌器电机、沥青泵B4和阀门FC1.
（5）重复（2）、（3）方法，依次向发育罐F2、F3、F4、F5、F6生产改性沥青。
（6）重复(4)方法将发育罐F2、F3、F4、F5、F6中得改性沥青发育好和发出成品。
（7）循环生产发育罐F1、F2、F3、F4、F5、F6和循环发出成品。 （8）当停止生产时，按各部分的操作规程停机，关闭阀门。 （9）用压缩空气清扫管线，关闭所有阀门。
四、现场中试及加工工艺控制
1、改性沥青现场中试
根据采购SBS 改性沥青生产设备特性，现场生产的改性沥青技术参数见表4-1。
试生产改性沥青配比及技术指标检测结果见表4-2。
从表4-2可以看出，三个试生产改性沥青所检测指标均符合技术规范和设计要求。综合考虑产品质量和经济效益，暂定改性剂掺量为4.0%的配比将作为进行进一步试验的改性剂掺量；改性沥青的质量和成本不仅受改性剂掺量的影响，其他外加剂抽出油和稳定剂对其影响也较大，在保证改性沥青质量的前提下，在试生产过程中，保持改性剂掺量不变，改变抽出油和稳定剂的掺量来进行进一步分析。
进一步试生产试验结果见表4-3。由表4-3试验结果可见，配比是改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.0%：1%：2.5‰（1#1‰+4#1.5‰）的改性沥青所检查指标符合技术规范和设计要求；配比是改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.0%：0：0的改性沥青所检查中针入度，离析的软化点差，老化延度不符合技术规范和设计要求；配比是改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.0%：0%：1.8‰（1#0.8‰+4#1‰）的改性沥青所检查指标中针入度，延度，老化延度不符合技术规范和设计要求；配比是改性剂：助剂掺量：稳定剂掺量=4.0%：0.5%：1.8‰（1#0.8‰+4#1‰）的改性沥青所检查指标中老化延度不符合技术规范和设计要求。
综上所述，初定试生产改性沥青配方为：基质沥青（SK-90#）：改性剂（SBS1301-1）：助剂掺量：稳定剂掺量=100%：4.0%：1%：2.5‰（1#1‰+4#1.5‰）。
2、加工工艺控制
（1）改性剂研磨时间对SBS 改性沥青性能影响研究
对同一种基质沥青，在改性剂剂量相同条件下，改性沥青质量优劣主要取决于SBS 被磨细的程度及在基质沥青中分散的程度。这主要与胶体磨适宜的间隙及研磨遍数有关。SBS 改性剂必须达到一定的细度才能与基质沥青较好相容，才能发挥最佳改性效果。但这个细度究竟是多大程度，目前并没有定量研究，可以肯定的是并不是SBS 越细改性效果越好。因为SBS 颗粒在融胀后流经胶体磨，SBS 分子团受到强烈剪切作用，分子团被破坏容易断裂形成较小的分子链，而断链后形成的R-CH 自由基具有很高的反应活性，能够与SBS 分子中的双键发生聚合反应，生成部分带支链的SBS 分子，使沥青的粘度增大。而SBS 分子链变短，使其拉伸性能减弱，沥青的延度也必将降低；而SBS 颗粒太粗，其与基质沥青不能很好的融混，发挥不出其改性性能。所以, 对SBS 应达到的细度只有凭经验及现场反复试验调整胶体磨的间隙，直至改性沥青指标达到规范要求为止。研磨的遍数，足以影响改性剂的细度及分散的均匀性，在选择研磨遍数应与胶体磨间隙和加工生产率结合起来考虑。依据厂家提供的信息及现场的试生产信息，我们设备采取一次性过磨15min 。 （2）发育时间对改性沥青技术指标影响研究
聚合物在沥青中的分散是一个物理和物理化学过程。由于沥青是一种复杂的高分子烃类的有机胶结材料，聚合物也是高分子材料，一般聚合物平均分子量远高于沥青，且分子的极性不同，随聚合物类型不同存在很大差异，而沥青又是多种组分并存的复杂体系，因此要想使这两种材料成为均匀分布的可供工程使用的性能稳定的材料，必须选择合适的加工工艺。在加入2.5‰稳定剂、4％SBS 、1％助剂、搅拌温度在170℃下，不同发育时间(1h～5h) 下测试改性沥青的
技术性能，其结果如表4-4所示。
考察SK90#沥青及其改性沥青的针入度指数(PI)值，加入4％SBS 发育2h 就能满足要求，并且感温性能随发育时间的增加得到逐步改善，但是当发育时间在3h 以后，继续增加发育时间，PI 值变化不大，其感温性没有得到进一步改善。改性沥青的延度(5℃)随发育时间的增加而逐渐增大。综合考虑改性沥青的感温性、高温稳定性及低温抗裂性三项指标，在搅拌温度在170℃下，以SK90#沥青为基质沥青的改性沥青的合理发育时间为2－2.5h 。 （3）加工温度对改性沥青技术指标影响研究
在改性沥青生产工艺中，除原料、设备外，最重要的是温度控制。SBS 改性剂的熔点在180℃左右，基质沥青的加热温度越高，SBS 改性剂越容易被溶化、并能加快沥青的溶解速度。但是，沥青的温度过高，沥青容易老化;SBS 改性剂会被氧化、焦 化、分解、降解，造成使用性能下降。所以基质沥青的温度应控制在165℃-180℃之间。另外，改性沥青存储时的温度也要重视。使用表明，SBS 改性沥青长时间的在高温条件下存储时使用性能会有所下降，在150℃-160℃存储时，其各项指标变化不大。
以SK90#沥青为基质沥青，加入4％SBS 、2.5‰稳定剂、1%助剂、加工温度分别在160-200℃之间制成改性沥青的性能指标测定结果如表4-5。
从表4-5中数据可以看出，随搅拌温度的升高，改性沥青的PI 值明显提高，这说明提高加工温度有利于改善改性沥青的感温性。当加工温度小于200℃时，趋于缓慢。考虑到加工温度为170℃比较合适。从低温延度指标分析，提高加工温度可显著增加SBS 改性沥青的延度，特别是延度(5℃) 提高幅度较大。
聚合物改性沥青搅拌过程中的机械、温度和时间决定生产效率及改性效果的三个关键因素。工艺过程中应注意保持适宜的温度，温度太高沥青会老化，改性剂也会裂解；温度太低稠度太大，搅拌时间太长，效率低。合理研磨时间应保证改性剂以一定的细度均匀分布在沥青中。不同基质沥青用SBS 改性时分别存在着合理的加工时间和温度，不能一概而论。对于SK90#沥青用SBS 改性，在170℃研磨15min 发育2.5h 有利于双相混融均匀，且提高其技术理化性质。 （4）存放时间对改性沥青技术指标影响研究
目前用于评价改性沥青热储存稳定性的常用方法为离析试验 ,其原理是将改性沥青在高温条件下储存一段时间后通过对比改性沥青顶部和底部沥青物理性质的差异来表征其热储存稳定性. 根据我国交通部 《公路工程沥青及沥青混合料试验规则》, 聚合物改性沥青离析试验方法为:将约 50 g 改性沥青样品注入直径为 25 mm ,长度为 200 mm的试管中 ,静置于163℃的烘箱 48 h.然后将样品冷冻并将其等分为三段 ,并测定样品上部和下部的软化点 ,以这2个软化点
之差来评价样品的热储存稳定性。我国交通部改性沥青技术规范认为 ,上下部软化点差小于 2.5℃为热储存稳定的样品.
成品改性沥青存储的优点在于，一可以随时监测，检查质量，保证使用性能；二供应及时。要做到及时供应，除了生产能力的保障外还要配备存储设备——存储罐。改性沥青在存储罐中需要搅拌或循环，因为改性沥青中含有较多的极性化合物，而SBS 改性剂属于非极性化合物且粘度较大，易聚集在上部，沥青容易沉积在下部，产生离析现象。
如前所述，SBS 改性沥青的存储温度也需要严格控制。供应紧张时存储温度可设定165℃-170℃之间，在SBS 改性沥青进出存储罐时各搅拌或循环一定时间；如存储时间较长，存储温度可设定到150℃-160℃之间，每天搅拌或循环一定时间。存储罐内的SBS 改性沥青的搅拌或循环也不宜太频繁，因为:(1)由于受热使沥青中的轻质油分不断挥发，使沥青变硬变脆，降低黏结性；(2)沥青过多地与空气接触，会发生一定程度的老化；(3)沥青在管道内不断运行并由储存罐顶处洒落到罐内时，沥青的表面积增大，将增加沥青的氧化反应。 (4)频繁搅拌或循环还会降低沥青温度，沥青温度反复地升高、降低，既加大成本又容易使沥青老化。
备注： （1）生产过程中，每车基质沥青都要检验留样，合格后方可打入沥青 储存罐
（2）生产好的改性沥青，每2～3罐检验一次留样，当天生产的当天使 用完
（3）生产中需要改变配合比时，由改性小组开出现场通知单
五、试验段路用性能检验
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