SBS改性沥青现场加工作业指南资料.pdf
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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
2、 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
3、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
4、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
5、、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
6、艺手段采用 SBS 改性后,其 25针入度要下降 2025。如70号重交沥青改性 后针入度一般在 4550左右,故只能符合 I D级要求。所以,加工 ID级一 般选用 70号沥青, I C 级选用 90号沥青, IB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。 表1-1 道路石油沥青 SK-90#技术指标 指标单位技术要求试验数据试验方法 针入度 250.1mm 80-100 88 T0
7、604-2000 针入度指数 PI / -1.5 1.0 -0.9 T0604-2000 延度 15cm 100 123 T0605-1993 延度 10cm 20 72 T0605-1993 软化点45 46.5 T0606-2000 60动力粘度Pa.S 160 365.655 T0625-2000 闪点245 314.5 T0611-1993 溶解度% 99.5 99.69 T0607-1993 密度 15g/cm 3 实测记录1.019 T0662-2000 TFOT或 (RTFOT) 后残留物 质量变化,% 0.8-0.24 T0610-1993 T0609-1993 针入度 25%
8、 57 77 T0604-2000 延度 15cm 20 84 T0605-1993 粘附性/ 4 5 T0616-1993 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
9、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 30005000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 3050min,然后,在 175185温 度范围内连续剪切3060 min,剪切过程中观察试样均匀光亮时加入稳定 剂,再在 175185温度范围内机械搅拌3060min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
10、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
11、)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 序号 SBS改性剂 类型 改性剂掺 量( % ) 抽出油掺量 (% ) 稳定剂掺量 三大指标均值 存储稳定性备注 针入度 25 (0.1mm) 软化点 ( ) 延度 5(cm) 1 岳阳石化 1301-1 4.5 1 6# 1.5 58.2 87.7 47.4 / 2 4.5 1.5 1#1+4#1.5 64.3 68.6 43.8 / 3 4.5 2 1#1+4#1.5 72.5 84.2 52.7 / 4 4.5 2 6# 1.5 68.6 67 56 / 5 4.5 3 1#1+4#1.5 70.4 75.6
12、 55 1.1 全套 6 4.3 3 6# 2 70.3 81 47.4 不合格 7 4.3 3 1#1+4#1.5 75.2 82.4 50.3 不合格 8 燕山石化 4303 4.5 2 6# 2 68.1 83.9 40.7 不合格 9 4 2 1#1+4#1.5 72.5 90.9 50.4 不合格 10 3.5 0 1#1+4#1.5 64.7 80 36.3 / 11 3.5 0 6# 2 61.5 79.5 29.3 / 12 3.8 2 6# 2 68.4 87.3 67 不合格 13 3.8 2 6# 2 67.5 71.6 40.2 不合格 14 3.8 2 1#1+4#1
13、.5 67.4 81.2 27.4 / 15 独山子石化1320-110 4 2 6# 2 57.8 80.3 52.9 / 16 4 0 6# 2 61.2 75.6 66.2 / 17 4 1 6# 2 64.7 64.3 56.2 / 18 4.3 2 6# 2 68.5 71.2 51.7 1.7 全套 19 4.5 3 1#1+4#1.5 67.9 85.1 47.4 不合格 20 4.5 3 1#1+4#1.5 72.7 76.3 49.6 不合格 21 燕山石化 1301-3 4.3 3 6# 2 74.4 86.5 55.6 不合格 22 4.5 2 6# 2 60.7 84.
14、2 39 / 23 4.4 3 6# 2 71.8 82.1 44.3 不合格 24 4.5 3 1# 1 + 4# 1.571.1 81.9 41.2 合格全套 指标技术要求60-80 65(70)30(35)2.5 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)
15、 :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。 表 2-2 室内小样改性沥青技术指标统计表 指标单位 技术 要求 试验数据 试验方法 岳阳石化 SBS1301-1 掺量 4.5% 独山子石化 SBS1320-110 掺量 4.3% 燕山石化 SBS1301-3 掺量 4.5% 助剂掺量 3% 稳定剂掺量 1#1+
16、4#1.5 =2.5 助剂掺量 2% 稳定剂掺量 6# 2 助剂掺量3% 稳定剂掺量 1#1 +4#1.5 =2.5 针入度 250.1mm 60-80 70.4 73 71 T0604-2000 针入度指数PI / -0.40.45 0.27 0.87 T0604-2000 延度 5cm 30(35)55 45 41 T0605-1993 软化点55(70)77.6 79 82 T0606-2000 运动粘度135Pa.S 31.705 1.320 1.742 T0625-2000 闪点 230313.5 311.5 307.5 T0611-1993 溶解度% 9999.57 99.14 9
17、9.32 T0607-1993 弹性恢复25% 6577 99 99 T0662-2000 储存稳定性离析,48h 软化点差, 2.51.1 1.7 3.8 T0661-2000 TFOT 或 (RTFOT) 后残留物 质量变 化, % 1.0 -0.08 -0.14 -0.16 T0610-1993 T0609-1993 针入 25% 6081.4 78 85 T0604-2000 延度 5cm 2027 30 31 T0605-1993 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
18、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。 表 2-3 击实马歇尔数据统计表 材料名称 项目 毛体积 相对密 度 吸水率 % 空隙率 % 矿料间 隙率% 饱和度 % 稳定度 KN 流值 mm 标准值 (改性) / 2 3-5 12.5 65-75 8 2-4 基质沥青 SK-90# 实测值 2.618 0.2 2.8 13.3 79.0 10.15 4.7 改性沥青2.595 0.2 3
19、.4 14.1 73.9 18.0 3.8 沥青混合料其他路用性能试验对比表如下 表 2-4 改性与普通沥青混合料路用性能对比表 材料名称 项目 残留稳定度 比% 冻融劈裂抗 拉强度比 % 小梁弯曲 动稳定度 次/mm 标准值(改性)80 75 2800 2400 SK-90# 实测值 80.0 78.4 2814 1800 SBS改性沥青89.8 90.3 3935 5720 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-
20、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
21、,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
22、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
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