改性沥青设备

改性沥青设备（精选十篇）

改性沥青设备 篇1

改性沥青生产设备按移动性分为固定式和移动式, 生产工艺有间歇配料间歇加工和间歇配料连续加工。我局建设了一套产量20吨/小时的固定式SBS改性沥青设备, 采用了单台均化磨的间歇配料间歇加工工艺, 具有手动、全自动两种操作方式, 包括配料、剪切、均化、溶胀、发育等工序, 还可根据需要添加稳定剂、助溶剂等外加剂, 满足了各种生产需要。

1 工艺流程简图

2 设备组成

按照工艺流程的顺序, 主要有2座100M3基质沥青高温罐、改性剂提升计量设备、基质沥青过滤器、基质沥青泵、智能基质沥青流量计、SBS助溶剂储存添加装置、2个6.5M3配料罐, 剪切泵及其喂料泵、均化磨及其喂料泵、过渡罐、2座55M3的溶胀罐、成品输送泵、200M3成品罐、4.18MJ导热油炉、导热油和沥青管路阀门系统、仪器仪表、电气系统和自动控制系统。

2.1 主要设备的功能

1) 改性剂提升计量设备

袋装的改性剂破包后, 装入称量斗, 当装料至设定质量后, 倾斜螺旋输送机才能启动, 将SBS送到配料罐顶部的水平螺旋输送机, 通过水平螺旋输送机的正反转, 最后送入A、B配料罐。

2) 智能基质沥青流量计

将沥青生产温度下的密度和配料的质量输入计算机, 沥青累计质量达到设定值时, 基质沥青泵停机, 通向已充满沥青配料罐的进油阀关闭, 尔后, 空的配料罐进油阀门打开。

3) 配料罐

配有液位传感器、温度传感器、现场温度表、搅拌器, 具有加热保温能力;基质沥青与改性剂计量后, 首先在此搅拌混合。

4) 剪切泵

对在配料罐中新配的改性剂和基质沥青的混合浆料, 进行一遍粗剪切后输送到溶胀罐。

5) 溶胀罐

罐壁下部装有连续式液位传感器和温度传感器, 罐的顶部并列安装两台叶浆式搅拌器, 具有更强劲的搅拌强度, 内部布置有加热盘管, 作为一批次45t混合浆料研磨、均化的盛料容器, 同时改性剂在此进一步溶胀。

6) 均化磨

经过初次剪切的沥青改性剂混合浆料, 经2小时的溶胀后再由均化磨进一步加工细化, 成为成品改性沥青[1]。因此, 它是整套设备关乎改性沥青生产质量和效率的关键设备, 主要对改性剂进行细化, 又有一定的泵送能力。磨壳外安装了温度传感器, 用于检测磨体的温度, 低于140℃不能启动;磨壳内有一片动盘和一片静盘, 两个盘面间隙可以调节, 热态间隙0.2~0.4mm, 冷态间隙0.4~0.6mm, 相对的盘面上布满齿槽, 相对旋转的齿槽具有对沥青的粘带离心加速作用, 又有对沥青的剪切、撕扯、挤压、碰撞作用, 动盘以1750转/分的转速旋转, 再加上喂料泵的泵送作用, 两个因素复合后, 沥青流速可达50m/s以上, 高速流动的沥青裹带着改性剂与盘碰撞, 被盘剪切、黏着、张拉、断裂, 使改性剂进一步细化;流动沥青形成的紊流和涡流使改性剂在沥青中进一步混合均匀。泵壳的封闭作用, 也增加了混合浆料在泵中的流动路程、均化时间和剪切机会, 强化了细化、均化效果。

7) 成品发育罐

其顶部安装1台推式搅拌器, 内部布置有加热盘管, 容量应不小于4~5小时的发育时间内产量, 并考虑必要的储备量, 保证施工的需要。细度达到要求后, 改性沥青就用输送泵打入此罐中, 进行发育。这是因为, 虽然改性剂的细度达到要求, 但由于轻质油分还没有充分渗透到改性剂内部, 未完全溶胀的改性剂密度与沥青的密度间, 仍有差别, 从而使改性剂容易上浮絮凝, 导致离析, 影响改性沥青的改性效果;稳定剂、改性剂和沥青硬组分也需要一定的时间和温度, 才能充分反应, 形成化学键合, 在沥青混合料中形成网状体系, 发挥改性沥青的优良路用性能[2]。

8) SBS助溶剂储存添加装置

当基质沥青与改性剂相溶性差时, 可以在配料的同时添加一定量的助溶剂。

9) 控制系统

采用了欧姆龙可编程序控制器控制系统和PC计算机管理系统, 承担着温度、流量、压力、液位、质量等生产工艺状态参数的采集、处理、控制、执行功能, 可以设定、修改、储存配方, 实现自动化生产。

10) 沥青管道系统

管道用输送流体用无缝钢管 (GB/T8163-2008) 制作, 用50mm厚岩棉保温, 阀门是导热油保温耐热电控气动蝶阀, 自动阀门的开闭由控制系统控制。

11) 加热保温系统

由燃煤导热油炉供热, 接触沥青的装置都要用导热油加热保温, 同时, 沥青和系统的温度也是生产的重要指标和条件。

12) 气动系统

空压机为压力气源, 按生产工艺流程的要求, 接受控制系统指令, 驱动沥青气动蝶阀开启和关闭。

3 建设中应注意的几个问题

3.1沥青溶胀罐及发育罐应设置取样阀门, 便于进行快速沥青取样[3]。

3.2沥青罐的加热盘管两组并联, 双进双回, 一旦一组泄露, 可关闭泄露组, 用完好组维持沥青加热, 抽出沥青以便维修。垂直的回油主管在灌内位于最高液面下50~100cm, 管周围的冷沥青被较早溶化, 形成了底部加热盘管区溶化沥青的膨胀通道, 防止沥青局部受热膨胀, 液面仍是硬壳, 膨胀力过大, 撑破罐体, 也有利于沥青的均匀加热。

3.3沥青罐的沥青吸出管, 应做成“╗”形, 减少罐底的死区存量, 管口离罐底10cm;同时, 并联一根较细的同形状的沥青吸出管, 管口离罐底3cm, 用于清理罐底。

3.4导热油循环系统中, 油气分离器通向膨胀罐底部的膨胀管, 是系统缺油和油受热膨胀的通道, 正常无油流动, 只有高温循环油与这部分静态油的自然热对流、热传导, 膨胀罐中的导热油长期通过膨胀罐呼吸管与大气接触, 使油液容易氧化, 降低它的温度可减轻氧化。基于上述原因, 要求膨胀管不能设置阀门, 也不能保温;为便于系统脱水排气, 弯曲角不能小于120°。

3.5平原地区很难做到将低位槽设置在导热油循环系统最低点, 所以, 为排空导热油循环管路中的油液, 便于系统维修和更换导热油, 循环管路要做到。

3.6导热油系统的高点和“П”管段的高点, 要设置排气阀门, 防止气阻, 加快系统充油的速度。正常时这些阀门是关闭的。

3.7沥青装车鹤管应带伴热夹套, 装车时沥青进入鹤管的流向应一路下泻, 这样, 装车阀门关闭后, 打开鹤管上的通气阀, 沥青能全部流净, 竖直的活节部位不积存沥青, 避免下次装车时再提前加热疏通鹤管。

4 结论

4.1建好改性沥青生产设备首先要确定生产工艺, 还要综合考虑与原有沥青加热设备的对接、合理设计相关的改性剂溶胀罐、改性沥青发育罐的数量和布置, 发挥磨机的生产潜力;合理设计管道, 尽量减少管道长度。主机外围配套管道、罐、机电等设计和施工需要具有石油及化工产品储运资质的设计、安装企业承担。

4.2要根据设备资料、生产工艺、质量控制、维护保养、安全使用等方面的要求, 制定便于执行和管理的《改性沥青设备运行操作手册》, 相关人员人手一册, 做好培训和考核, 确保设备安全、优质、经济、高效运行。

参考文献

[1]马健萍, 孙汉忠.聚合物改性沥青生产中混合与细化[J].筑路机械与施工机械化, 2004, 21 (05) :33-34.

[2]杨林江.改性沥青及其乳化技术[M].北京:人民交通出版社, 2004.

新改性沥青设备建造工作总结 篇2

针对旧改性沥青生产设备有浪费能源、生产速度慢、产品质量不稳定等缺陷，生产科向中心领导提出了建造两套能实现安全稳定、节能降耗、生产速度快、产品质量稳定、操作方便、维修保养方便的现代化改性沥青生产设备。这个提议得到了中心领导的认可与支持。在中心领导班子的正确领导和指引下，生产科项目负责人员经过几个月刻苦工作，两套现代化的改性沥青生产设备已顺利建成并于今年十月份成功投产。现对该项目实施工作总结如下：

一．设计构思与技术改良。

1.先进性。新改性沥青生产设备采用PLC（可编程控制器）对主要的电机和阀门进行控制，实现了一键自动化生产。

2.安全稳定。在生产程序设计方面采用了联动报警设计，任何一个部件工作不正常设备马上停止自动生产，发出警报并在显示屏上提示出是哪个部件出错。

3.节能降耗、高速生产。新改性沥青生产设备各罐采用独立燃烧机加温，有效地提高了热能利用率和加温速度；并提高了生产效率，能够满足现时和未来的发展需要和设计要求。

4.产品质量稳定。新改性沥青生产设备采用了大功率高效剪切磨，能把SBS磨得更细与基质沥青相溶性更高；采用了先进的温控仪，能精确地控制生产所需的温度，提高了产品的稳定性。

5.操作及维修方便。新改性沥青生产设备采用PLC控制，实现了一键自动化生产。任何部件故障都会直观了在显示屏上提示，维修人员能准确的判断故障原因从而快速维修设备。

6.环保。项目负责人员为新改性沥青生产设备设计了一套引风除臭设备。这样一来改性沥青生产时可以减少生产的臭味，有效地改善了生产环境。

二．工程施工。

工程施工方面，生产设备、发育罐、管道架设、电路架设等施工承包给专业人士建造；工程的主要部件及材料都是自己购买，购买材料时货比三家，从而有效降低投资成本。中心领导班子高度重视施工质量，施工期间中心多次视察工地并监督施工。项目负责人亲临施工现场全程指导各项施工的开展，实现了施工高效、节约材料、各项工程质量达标。

工程施工期间派中心的技术人员参与施工，让他们学习到更多新改性沥青生产设备的知识，为今后的维修保养工作打下了坚实的基础。

三．节约成本方面。

1、采用了变频器来控制大功率电机运作，这样便有效地减少了电机耗电量并能延长其寿命。

2、采用燃烧机直接加温，不受锅炉加温限制，升温速度快，效率高，节约能耗；以每10吨沥青为例，从基质沥青130°C加温至185°C需用85分钟左右，用燃油约100升，生产一吨改性沥青约

10升，比原设备节约能耗40％以上。

3、生产效率高，从按到生产任务通知到出成品第一车60吨约8小时左右，以后每车60吨约2.5小时左右，每天产量达到500吨以上。

四．运行调试及操作人员培训。

工程施工完成后，中心请了软件设计的高级工程师为新设备调试运行、试产。生产科组织技术人员参与学习操作与维修，并培训了操作人员，试产过程进展顺利。

新改性沥青生产设备从设计、工程施工到成功试产，生产科的工作始终围绕着以人为本、勤劳务实、积极主动、锐意进取、努力创新。我们在新改性沥青生产设备建造上我们成功了，但要实现中心整体设备的现代化、智能化建设，我们仍然任重道远。

缺点：设备外表做工粗糙，剪切磨容易泄漏，除臭装置不理想。

已过去的一年里，生产科在中心党支部、中心领导班子的领导和指引下，生产科全体员工积极努力工作，保证了厂生产设备的正常运转，为中心的生产发展起到了不可估量的作用。自感今年我科的工作比往年前进了一步。但与领导和形势发展的要求还有差距，工作上肯定还有疏漏和缺点，我们继续发扬优点，认真克服缺点。在新的一年里，在党支部和领导班子的领导和指引下，生产科将继续努力，积极工作，力争把各项工作任务完成得更好，为中心作出更大贡献。

沥青阻燃改性技术的研究 篇3

关键词：沥青阻燃改性技术；阻燃机理；SBS阻燃改性沥青

1、引言

近几十年来，随着我国科学技术的不断进步，沥青作为基础的建设原材料，其应用技术以及应用领域也在不断的发展当中。但是，沥青自身的易燃性使得在高温情况下容易被引燃，且燃烧时会伴随大量的浓烟和热量，危险性极大，因此，对于沥青阻燃技术的研究显得非常有必要。一些研究人员利用阻燃技术在高聚物领域的实践经验来应用到沥青阻燃过程当中，取得了一定的进展。

2、沥青阻燃机理

沥青的阻燃机理主要有吸热、不燃气体窒息、覆盖以及抑制链反应等几种作用。

2.1　吸热作用

阻燃剂可在高温条件下发生很强的吸热反应，并吸收燃烧放出的一些热量，从而将可燃物表面的温度降低，抑制可燃性气体生成的，最终达到阻燃的目的，阻止了燃烧的蔓延。

2.2　不然气体窒息作用

当阻燃剂受热时会分解出如CO₂、CI、NH₂、HBr等不然气体，这些气体可以有效地稀释可燃物分解出来的可燃气体，将可燃气体的浓度降低到燃烧以下。与此同时，也可以有效地稀释燃烧区内的氧气的浓度，阻止了燃烧的继续进行，进而达到阻燃的目的。

2.3　覆盖作用

在高温情况下，阻燃剂能形成稳定泡沫覆盖层或玻璃状，隔绝了与空气的接触，达到隔氧、隔热的目的、阻止可燃气体向外溢出的目的，进而起到阻燃的作用。

2.4　抑制链反应

从燃烧链反应理论进行分析，维持燃烧所需要的是自由基。引入卤素的阻燃剂可有效地捕捉到燃烧反应中的自由基，并且能作用在气相燃烧区。使燃烧区的火焰密度下降，阻止了火焰的传播，最终降低燃烧反应的速度直至燃烧的终止，达到阻燃的目的。

3、沥青阻燃剂

目前常用的阻燃剂有硼酸锌、镁铝阻燃剂、消烟剂、卤系阻燃剂及其协效剂。

3.1　卤系阻燃剂及其协效剂

卤系阻燃剂是通过气象机理实现阻燃效应的。卤系阻燃剂的主要特点是用量少、阻燃的效率高、基本不影响材料的性能等，但是也有不足之处，在燃烧及热裂过程中会产生大量的腐蚀性气体和烟尘。所以卤系阻燃剂通常与协效剂混合使用，较为常用的协效剂为硼酸锌。

研究表明十澳二苯醚会对沥青中的含氧指数有很大的影响，十澳二苯醚在初始受热时会发生热分解反应释放出一定量的不燃气体，同时吸收部分热量，起到气象屏蔽阻燃效果的。HBr还有一定的捕获沥青燃烧及裂解反应中的自由基，切断了自由基的连锁反应，大大降低了沥青的燃烧速度。

3.2　硼酸锌

硼酸锌具有无毒、无刺激、价格低廉等优点，常用作协效剂。在300℃左右时会释放出一定量的结晶水，形成固相覆盖层，隔绝燃烧表面空气，阻止火焰的继续燃烧。在卤素化合物的存在下会生成、卤化锌、卤化硼，捕获并抑制游离的羟基，阻止燃烧的继续进行。

3.3　铝镁阻燃剂

铝镁阻燃剂通常指氢氧化镁和氢氧化铝。此类阻燃剂的阻燃机理是覆盖和释水吸热作用。铝镁阻燃剂不仅价格低廉，而且具有抑烟或低烟、低毒、低腐蚀等优点，但是在实际应用中，所需添加的量较大，又是甚至达到基材的60％以上，所以，此类阻燃剂通常不是单独使用，而是和红磷、卤系阻燃剂等共同使用。

3.4　消烟剂

沥青在燃烧过程中会释放大量的黑烟，大大降低了火灾现场的能见度，这样就会贻误对现场生命财产的抢救和灭火的时机。因此，对沥青的“阻燃”比“抑烟”更加重要，尤其是锑化合物和含卤素的阻燃剂是主要的发烟源。通常用硼酸锌、二茂铁、三氧化钥和无机氢氧化物等。

4、SBS阻燃改性沥青技术指标的研究与确定

SBS阻燃改性沥青是目前应用较多、技术相对成熟的阻燃改性沥青。阻燃改性剂采取了直接添加到沥青混合料拌合的方式，不仅方法简便，而且混合料现场取样测试结果良好。经试验表明(表1为某试验SBS改性沥青和SBS阻燃改性沥青各性能参数)，阻燃沥青不仅在沥青改性过程中不会降低SBS改性沥青的性能，且生产工艺简单，有望实现SBS阻燃改性沥青的工业化生产。

5、沥青阻燃性能的评价方法

目前对于沥青材料的阻燃性能测试标准尚未成熟，沥青阻燃性能的测试主要还是参照以往的评价塑料材料阻燃性能的测试方法，例如水平及垂直燃烧测定法、氧指数测定法、锥形量热仪法。

5.1　水平及垂直燃烧测定法

UL94可燃性测试属于美国安全保险材料研究室开发的方法，可用来初步评价被测塑料是否适用于某一特定应用场所，时目前较为广泛的引用和使用的塑料可燃性测试方法之一。ANSIUL94、IS012992(1995)、GB4608－1996都有测定塑料可燃性的标准方法的规定。

属于94HB的阻燃材料通常使用水平燃烧测定方法；属于UL94－O、V－1或V－2的阻燃材料通常使用垂直燃烧测定方法。适用于UL94方法的塑料的垂直燃烧实验可根据熔滴是否引燃脱脂棉和试样燃烧时间等结果将阻燃分为V－2、V－1、V－0、5－V四个等级，其中5－V是阻燃阻燃级，V－2是最低阻燃级。对阻燃油毡采用处置燃烧法对其性能进行分析可得，随着阻燃剂的剂量增加，沥青的垂直燃烧速度也将变大，阻燃性能相对的也有所改善。

5.2　氧指数测定法

氧指数测定法即指极限氧指数法。氧指数是衡量材料的火灾危险性的指标，可以通过测定被点燃的难易程度来判断。IS04589(1996)、ASTMD2863、GB2406－1980都有标准测试方法的规定。极限氧指数法指在规定的试验条件下，试样在氮氧混合气体中保持有焰燃烧所需的最低氧气浓度。材料在空气中与火焰接触是燃烧的难易程度以氧气所占的百分比来表示。通常易燃材料的氧指数小于7％，可燃材料的氧指数大于等于7％而小于32％，难燃材料的氧指数为32％。在日常生活中，通常对材料阻燃性能的评价就依据氧指数来判断。目前国内很多专家正对沥青中的氧指数的影响因素进行研究，并重点对试样量、试样温度以及燃烧时的气流进行测试和分析。并考察了三氧化二锑、十嗅联苯醚、氢氧化镁和硼酸锌阻燃剂对基质沥青的阻燃效果以及其中的一些协同效应。通过对几种阻燃剂的沥青氧指数分析，发现单一阻燃剂可有效提高沥青的氧指数，但是没有协同阻燃剂的效果明显。

5.3　锥形量热仪法

锥形量热仪法的试验比极限氧指数法的试验更接近材料的实际燃烧情况，IS05660－1(1993)及ASTMEl354(1990)明确规定了锥形量热仪法是目前应用较为广泛的对塑料燃烧速度进行测定的方法。该方法可用于测定材料的有效燃烧热、质量损失速率、引燃时间、烟密度等有关材料阻燃性能的参数。该方法在阻燃塑料应用中效果较为明显，也在阻燃塑料中有广泛应用，但是还未使用在阻燃沥青中。

6、结语

改性沥青设备 篇4

1 改性沥青设备使用情况及存在问题

1.1 设备概况

该套设备装机功率234km, 占地面积20m×40m, 核心部件DS-CM胶体磨沿径向有九层刀齿剪切和一级研磨, 同时具备了剪切为主和研磨为主两类胶体磨的各自优势, 首先通过九级硬剪切、研磨;再通过最后一级的错流研磨、剪切, 对聚合物硬剪切、研磨、均化三者并举, 将聚合物颗粒剪切、研磨成1~10um的微小颗粒。该套设备主要有以下结构件组成:快速升温罐、改性剂添加设备、溶胀混料罐、胶体磨、搅拌发育罐、120万大卡锅炉及控制系统等, 完全符合行业制造标准。

1.2 生产工艺过程

行业内SBS改性沥青生产工艺过程一般为:基质沥青加热→快速升温罐升温→溶胀罐预混搅拌 (此环节添加SBS和助溶剂) →胶体磨研磨→成品罐搅拌发育 (添加粉状稳定剂) , 甘肃路桥第一公路工程有限责任公司在生产过程中严格按照此工艺过程生产。

1.3 稳定剂的工作机理

因为沥青中含有较多的极性化合物, SBS则属非极性化合物, 并且SBS的黏度大, 易聚集在上部, 而沥青则沉在下部, 即产生分离现象。这种不稳定特性对工厂化生产SBS改性沥青的存储是十分不利的, 尤其在中长途运输时更不容易解决。当我们在改性沥青的搅拌发育环节添加稳定剂后, 发现改性沥青聚合物的形态结构发生了很大地变化, 这说明稳定剂的加入降低了沥青相与SBS相之间的界面能, 阻止了SBS相的分散, 强化了两相间的粘结, 大大提高了成品改性沥青的存储稳定性。

1.4 生产过程中存在的问题

在瓜星高速公路改性沥青加工过程中发现搅拌发育罐内有稳定剂、改性剂和沥青相结合的颗粒状混合物沉淀在罐底或漂浮在沥青表面, 改性沥青的性能指标随着存储时间的延长有一定程度的衰减。这些颗料状的混合物极易造成沥青管道出口的堵塞, 使发育好的改性沥青不能顺利地循环泵出发育罐, 同时在使用过程中改性沥青的各项性能指标不稳定, 造成改性沥青混合料路用性能较差, 影响路面施工质量。

2 原因分析

经过认真分析, 造成颗料状悬浮物的主要原因是该设备发育效果较差。搅拌发育罐只在罐体端部设置有一个旁入式搅拌装置, 搅拌器单向推进研磨后的沥青形成搅拌发育, 在搅拌过程中只是对沥青产生横向的推动作用使改性沥青产生层流形成发育过程。当改性沥青推进到罐体另一端时, 推动力迅速下降, 沥青流速变缓, 部分稳定剂颗粒不能得到充分搅拌发生沉淀, 一部分悬浮在沥青表面。基于这种原因, 为了提高改性沥青的发育效果, 提高改性沥青存储的稳定性, 对原有设备必须进行技术改进, 提高发育罐的搅拌能力, 使发育罐中的改性沥青得到充分搅拌, 才能彻底消除发育罐中的颗粒状悬浮物。

3 设备改进方案

在发育罐旁入式搅拌器的另一端增加一套立式搅拌器, 由于旁入式搅拌器是横向搅拌, 立式搅拌器是纵向搅拌, 两种搅拌器配合使用后就使发育罐内的改性沥青由原来的的层流转变为紊流, 在搅拌时间不变的前提下, 发育罐内的改性沥青能够得到充分的搅拌, 使成品改性沥青的储存稳定性大大提高。

立式搅拌采用R型斜齿减速机和双层大直径叶片, 大直径叶片能较强的带动改性沥青运动。增加的搅拌器在控制室内不单独设立电路和信号装置, 采用原电路和原信号装置, 和旁入式搅拌器并联使用。由于立式搅拌器电机功率较大, 为保护立式搅拌器, 在控制柜内相应增加一组保护元件 (断路器、接触器、热保护) , 立式搅拌动作信号线在旁入式信号线处取用信号, 保证旁入式搅拌器与立式搅拌器能够同时动作。

通过以上方案的改进, 在沥青发育罐中沉淀颗料状混合物的现象得到了极大地改善, 提高了成品改性沥青的品质, 保证了改性沥青存贮的稳定性。

4 改进后的设备优点

4.1 搅拦效果剧烈

设备改进后的横向和竖向两组搅拌器比改进前单一地横向搅拌器搅拌效果更为剧烈, 可以适用各种原材料的改性沥青生产。实践表明搅拌强度剧烈对改性沥青发育后的各项性能指标没有产生任何影响。

4.2 起到再次剪切改性沥青的作用

SBS改性沥青在生产过程中经过胶体磨的剪切使沥青和SBS分子结构分裂后产生相溶。改进后发育过程中由于产生了紊流, 可以使改性沥青再次发生剪切作用, 溶胀程度二次增加, 相溶性更好, 性能更稳定。

4.3 有利于发育罐内的温度更快均衡

温度对改性沥青的发育起着至关重要的作用, 通过搅拌系统对沥青的不断搅拌, 有利于发育罐中温度的均衡。发育过程中温度主要是由于四壁的导热油管传递, 在连续式生产过程中, 基质沥青的温度不是一个恒定值, 罐体四周的温度往往高于中间的温度, 先进入罐中的改性沥青和后进入罐中的改性沥青存在一定温差, 影响到成品改性沥青的性能指标, 温度均衡后可以缩短发育时间, 大大提高了工作效率, 降低了能源消耗, 节约了施工成本。

4.4 适当的降低发育温度, 改性沥青在发育过程中不会产生老化现象

紊流使沥青之间的相对运动更加剧烈, 改性沥青发生物理反应的外部条件加剧, 可有效避免改性沥青搅拌发育中温度偏高产生的老化问题。

4.5 具备机械搅拌生产胶粉改性沥青的能力

根据热溶胀生产胶粉改性沥青的机理, 该套设备从加热温度、搅拌效果、发育时间等指标上完全可以满足生产胶粉改性沥青的要求。

5 有待进一步提高和完善的地方

经过成功改进后的设备搅拌发育罐由于立式搅拌器的安装使设备的整体高度有所增加, 在项目转场过程中需要把立式搅拌器完全拆除后方可, 到达新工地后重新安装, 使得设备的拆装时间有所增加。随着生产技术的发展和我们自身对设备性能的掌握, 相信很快会解决这个难题的。

6 结束语

该套设备经过技术改进后先后参与了永古路面四标和金武路面一标的SBS改性沥青现场加工, 共计完成改性沥青15000t以上, 经过交通部公路科学研究院和甘肃交通科学研究院等多家权威检测机构检验, 所生产的SBS改性沥青各项性能指标稳定可靠, 混合料路用性能很好, 保证了改性沥青路面的施工质量, 充分证明我们的改进方案是成功的。

参考文献

[1]张金升, 张银燕, 夏小裕, 等.沥青材料[M].北京:化学工业出版社, 2009.

[2]余剑英, 庞凌, 吴少鹏.沥青材料老化与防老化[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2012.

改性沥青设备 篇5

1.直接分析法

直接分析法是由沥青泵故障的现象直接来判断故障发生的原因及部位。例如，乳化液泵出口压力表指针到头，而压力表又确认正常，则可判断为泵出口阀忘开或出口阀电气线路接触不良使阀门未动作，应开阀或检修电气线路;泵轴芯处漏液过大，则说明填料压盖内盘根损耗过大，或压盖过松，应予更换或旋紧填料压盖;若新沥青泵泵投运电动机电流过大，则多为填料压盖过紧，应适当调松压紧螺母;若出现泵电动机冒烟或焦糊味，则该电动机业已烧毁，若用铜、铁听棒触及泵轴承位听到有金属刮机声或直接听到啸叫声等，则该处轴承已失效，需立即更换;若出现泵尾盖内柱状喷液，则多为铸造质量低劣而穿孔，应予更换该铸件等。这类通过听、看、摸、闻的方法是可以直接确定故障、判断缺陷的。但大多数故障的初期往往呈现的是一种或数种间接的、隐含的现象，并非“一眼”就能判断准确的。因此要求操作人员积累丰富的经验。间接分析法

间接分析法是以专业知识为基础，借助逻辑推理的方法来判断故障点及原因。

2.1 流量减少

改性沥青设备 篇6

改性沥青防水卷材是我国防水材料中最主要的品种,也是我国防水材料中实施生产许可证制度管理的产品。经过20多年的发展,我国改性沥青防水卷材的成套生产设备亦完成了从无到有,从简陋到性能完善,从引进国外先进生产线到消化吸收实现完全国产化,并出口参与国际竞争的过程。

目前,国内外均无改性沥青防水卷材成套设备方面的标准。经查询,国际上包括欧美均没有改性沥青防水卷材成套设备方面的标准。我国通过《建筑防水卷材产品生产许可证实施细则》、《防水卷材企业质量管理规程》的贯彻落实,对改性沥青防水卷材生产企业的生产设备规定了基本要求。在引导行业的发展方面,我国也发布了“产业结构调整指导目录(2005年本)”,提出对改性沥青防水卷材产能的最低要求。这些要求实际上就是淘汰落后产能,通过重组和技术改造,提高单个企业、单台设备的产能,形成规模效应,走减量化发展的路子,从而实现节能减排,促进行业的技术进步。

目前,国内生产改性沥青防水卷材的企业有近千家,其中单套生产设备的产能规模达到500万m2或以上的不足50家,产能规模达到200万m2不足200家。其余均是年产100万m2/条以下的简陋设备,产量低、产品质量差、能耗高、污染严重、生产过程完全人工操作,缺乏基本的产品质量控制手段及保证。具体体现为:沥青改性系统设备配置不到位,涂盖料的改性效果差,产品的内在质量得不到保证;成型生产线的技术水平低,使得产品的厚度、长度等控制精度低,产品外观差;生产操作工人缺乏必要的劳动保护,企业生产环境差,排放达不到国家的环保要求。

这些简陋的不符合国家产业政策及相关规范要求的生产线遍布全国各地,其产品数量占全国总量的近70%,而且有继续蔓延趋势,如果不采取果断措施加以抑制,必将拉大我国与先进国家的差距,造成产业结构的更加不合理。

因此,适时制定《改性沥青防水卷材成套生产设备通用技术条件》行业标准并颁布实施,显得十分迫切。标准可成为指导防水卷材企业新建和技术改造的技术门槛,促进防水材料行业技术装备水平的提高,扭转建筑防水材料生产企业规模小、数量多、低水平重复建设和浪费资源的严重局面,达到防水行业“控制总量、淘汰落后、调整结构、提高全行业整体水平”的目的。

2 标准制定的一些说明

2.1 标准制定原则

标准的制定要符合国家产业政策,引导行业有序发展,体现行业技术进步和发展趋势,促进行业装备的技术水平的提高,且能满足实际生产的需要。

2.2 标准范围确定

目前改性沥青类的防水卷材包括带有胎基及不带有胎基类。考虑到不带有胎基类卷材产品的市场占有率不高(约占改性沥青防水卷材的10%),生产设备相对简单,而生产工艺与带胎体卷材又不同,本标准只针对生产带有胎基的改性沥青防水卷材的生产设备。标准规定了成套生产设备通用技术要求的术语、一般要求、性能要求、试验条件、试验方法、验收规则、标志、包装、运输及贮存。

2.3 标准主要参数指标设定情况

标准中主要技术参数指标设定见表1。

从表1可以看出,标准的大部分指标设定主要是考虑满足成套设备的产能要求,使得成套设备能符合国家产业政策“产业结构调整指导目录(2005年本)”的要求,同时满足《防水卷材企业质量管理规程》及《建筑防水卷材产品生产许可证实施细则》中的规定,同时考虑技术的先进性。

3 标准主要内容

3.1 规范性引用文件、术语和定义

本标准引用了29个相关的最新国家标准文件,主要是从设计、加工制造、安装调试等角度,对成套设备提出基本的技术要求。标准对“成套设备”、“辊”、“带有胎基的改性沥青防水卷材”3个术语进行了定义。

3.2 一般要求

根据生产工艺的要求,成套设备由各个不同的工艺系统组成,而各系统则由各非标单机、单体设备等组成。因此标准首先明确了卷材生产的工艺流程(标准附录A)及各系统,同时要求成套设备的生产能力必须在500万m2及以上,生产线速度不小于21m/min,然后对成套设备的机械、电器两个方面分别做了一般性的要求。

3.3 性能要求

标准的性能要求中,分别对成套设备的沥青改性系统、卷材成型系统、导热油系统、冷却系统以及除尘和烟气处理系统提出了要求,在强调要达到的功能要求的同时,结合主要技术参数指标的设定进行要求。

3.3.1 沥青改性系统

依据设备产能要求规定了改性沥青系统中的原材料储存装置、搅拌罐、胶体磨等的容量,以及处理量和设备数量等的要求。对改性沥青过程的原材料计量设定了计量误差,规定必须小于1.5%,保证沥青料配比的精度;对于搅拌罐的总容积规定不应小于35m3,以满足产能的需求;而对于改性沥青工艺的关键设备胶体磨,考虑到节能及鼓励技术进步,则只规定了工作流量,要求不应小于20 m3/h,而没有对搅拌功率作出最小值的规定;对于目前大部分企业改性材料的加料方式仍采用人工方式加料的状况,为体现设备的先进性,标准规定了需采用机械输送、投料,机械上料系统不应少于1套;针对填充料的储存加料过程产生扬尘的情况,标准规定了“填充料宜罐装,尽量采用密闭输送方式。”

3.3.2 卷材成型系统

该系统是成套设备的主要组成部分。标准根据改性沥青防水卷材的生产工艺以及产能要求,规定了成型生产线各单体设备的基本性能要求:考虑到满足产能要求,对于胎基停留机及成品停留机,标准分别规定了储量不应少于80 m及60 m;对于涂盖机组,厚度的控制及调节是其主要功能,对最终产品的外观质量也起关键作用,因此对该方面的功能作出了相应的要求及规定;对于撒砂机组,强调了应配备上砂及回砂机组,以改变目前很多企业还是采用人工方式上砂及回砂的状况;对胎基展卷机及覆膜装置分别作了调偏功能的要求,以保证成型生产线的全线正常运行;标准除对成型生产线中的胎基展卷机、覆膜装置、成品停留机作了可调节张力的功能要求,还单独设置了张力自动调节装置,以控制和调节生产线各段的张力,使得整条生产线在速度调节范围内、合适的张力下同步运行;成型生产线的速度控制标准通过交流变频调速系统的规定来实现;标准对于冷却装置的性能要求,只是定性地规定了冷却须达到的结果,而没有对具体的冷却方式等作出规定;而对于自动卷毡机,标准除了规定了收卷能力不应低于3卷/min,还对具体的卷取动作过程作了相应规定为“由可编程控制器(PLC)控制,自动完成卷毡机卷杠的定位、卷取、卷材计长、切断、胶带捆扎、脱毡等工序;应有自动、手动两种模式。”

3.3.3 导热油系统

标准中对导热油系统除要求锅炉的供热量不应小于1 200 kW外,并规定了该系统的关键部分导热油循环泵必须配备备用泵,因为只要是在生产期间,包括准备阶段,导热油循环泵必须是连续运行的,如果导热油序号泵出现故障而无备用油泵,则成套设备就只能立即停止,不能运转,所以规定必须配备备用循环油泵。

3.3.4 冷却系统

对于冷却系统,标准中也是定性地规定了冷却效果须符合工艺要求,生产企业可以根据地理位置、环境状况等的不同,采用冷却水池、冷却塔或制冷机组等方式,在以设计生产线速度生产时,3 mm厚卷材在收卷时温度不高于45℃。

3.3.5 除尘和烟气处理系统

标准从环境保护方面提出要求,首先规定了必须能满足达标国家的相关规定,对于具体的粉尘处理和烟气、油烟回收处理的方式,则规定可以采用各种合适的处理方法。

3.4 试验方法

作为标准,必须要有相应的试验方法。本标准的试验方法主要明确了成套设备测试时的试验条件,主要从硬件方面如试验用的仪器、工具,原材料,机、电、气的元器件,以及软件方面如相应的操作规程、设备应有产品合格证书这两个方面提出了应具备的试验条件。试验方法所规定的内容对进行成套设备的性能检测是必须的。

3.5 性能检测

标准提出了对成套设备的产能及关键设备指标的测试项目和相应的试验方法,包括成套设备的生产能力、搅拌罐性能、涂盖装置对辊间隙、自动卷毡机、卷材外观质量控制、电气控制设备性能等六个方面。

产能要求是标准制定的一个最基本且关键的依据,也是成套设备的一个最主要的技术指标,是衡量成套设备是否符合国家产业政策的主要依据,对该指标的检测是必须的,相对来说,也是简单可行的。在各系统的单体设备中,标准主要针对那些影响改性沥青卷材产品质量的关键设备,提出了相应的测试项目和试验方法。见表2。

成套设备对改性沥青卷材的外观质量起关键作用,因此检测卷材外观质量是否符合相关标准要求,可以真实反映成套设备的质量。对卷材外观质量控制的测定,标准要求按GB/T 328.2的卷材外观质量规定进行;电气控制设备作为成套设备的一个重要部分,用来保证成套设备的可靠运行,因此对电气控制设备性能的检测也是必须的,标准要求电气控制设备性能的测定按GB/T 3797—2005中5.2的规定执行。

3.6 标志、包装、运输及贮存

标准根据国内实际情况和一般的设备要求规定了改性沥青防水卷材成套生产设备的标志、包装、运输及贮存。这些要求作为成套设备的通行的一般性要求,也是必须和必不可少的。在包装要求中,规定了成套设备的随机文件必须包括:产品合格证、产品使用说明书、易损件清单、装箱单、随机备附件清单、安装图、主要配套件技术文件。

4 标准基本评价

基质沥青与改性沥青的研究 篇7

1 石油沥青的三大性能指标

1.1 黏滞性(针入度)

黏滞性又称黏性,是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。沥青受到外力作用后表现的变形,是由于沥青中组分胶团发生形变或胶团之间产生相互位移引起的。在一定温度范围内,石油沥青的黏滞性变化范围很大,黏滞性的大小与组分及温度有关。当石油沥青中沥青质含量较高,又含适量的树脂、少量的油分时,则黏滞性较大。沥青的黏滞性通常用黏度表示,而黏稠石油沥青的相对黏度是用针入度来表示的,现行的石油沥青技术标准中,针入度是划分沥青等级的主要指标,针入度值越大,表示沥青越软。

1.2 延展性(延度)

延展性是指沥青在外力作用下产生变形而不破坏(裂缝或断开)的能力,反映的是沥青受力时承受塑性变形的能力,通常用延度来表示。沥青的延度越大,塑性越好,柔性和抗裂性越好。

1.3 温度感应性(软化点)

温度敏感性是指沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能。软化点是反映沥青温度敏感性的重要指标,规定其中某一状态作为固态转到黏流态的起点,相应的温度称为软化点。软化点愈高,表明沥青的温度稳定性愈好。

2 基质沥青的研究

本研究所用的1#～9#基质沥青均由中石化提供,除5#为丙烷脱溶剂沥青外,其余均为调合沥青。其中,1#和2#是西安沥青,3#和4#是上海金山沥青,5#是保定丙脱沥青,6#是九江沥青,7#是镇海沥青I,8#是镇海沥青II,9#是金陵沥青。为了满足沥青基材料的使用和应用要求,与相应标准对应,以便于研究分析,增设了三项性能指标,分别是离析性、低温柔度和接缝剥离强度。离析性反映沥青的储存稳定性,低温柔度及接缝剥离强度是沥青基防水材料的重要性能指标。

2.1 基质沥青的性能

将9个沥青样品加热升温至120℃,搅拌1.0 h制样测试其性能,结果见表1。由表1数据分析可知:1)2#沥青样品经离析试验后,软化点相比原始软化点有5℃的提升,说明该沥青样品中有轻质组分在加热时会挥发,生产中需注意;2)针入度较大,沥青的低温性能相对较好,如2#、4#、8#、9#样品;软化点高的沥青样品耐热性较好;3)基质沥青软化点低、延度大,低温性能不一定就好,比如,与3#和6#沥青样品相比,1#沥青样品的软化点高、延度小,但其低温性能却更好;4)接缝剥离强度与三大指标无明显对应关系,可见,依据三大指标并不能完全判定基质沥青是否满足沥青基产品的生产要求。

2.2 基质沥青的组分

基质沥青的组分见表2。从表2分析可知:1)低温性能与饱和分含量有着密切的关系,1#、2#沥青样品饱和分含量高,低温性能相对较好;2)3#、4#、6#、7#沥青样品的胶质、芳香分含量高,沥青质含量低,则接缝剥离强度相对就高;8#、9#沥青样品的沥青质含量高于上述样品,接缝剥离强度就相对较低;3)对于石蜡基沥青,尽管在溶剂(丙烷)萃取过程中,一些石蜡成分会溶解在萃取溶剂中被除去,蜡含量可明显降低,但其粘结性提高不大,如5#沥青样品。

2.3 SBS对基质沥青性能的影响

将SBS加入200℃熔融沥青中,并通过高速剪切保温搅拌2 h,待SBS完全溶解后取样测试,结果见表3。由表3可知:1)基质沥青中加入SBS改性后,软化点升高,针入度降低,低温性能均有较大改善,接缝剥离强度均有不同程度的提高;2)改性后基质沥青的离析性都随着SBS添加量的增加逐步改善,3#、4#、5#、7#沥青样品的离析性改善明显,表明沥青质含量低的基质沥青与SBS的相容性较好;3)对于不同的基质沥青,SBS的改性效果差距明显,就低温性能而言,1#、2#沥青样品最好,7#、9#沥青样品较好,3#、4#、8#沥青样品次之,5#、6#沥青样品最差;4)饱和分含量高的1#、2#沥青样品接缝剥离强度的提高程度,明显低于胶质含量高的3#、4#、6#、7#、8#、9#沥青样品,当SBS的添加量为20%时,胶质含量高的3#、6#、7#沥青样品的接缝剥离强度提高最明显,幅度高达6.44 N/mm、5.83 N/mm和7.18 N/mm。

2.4 APAO对基质沥青性能的影响

将APAO加入190℃熔融沥青中,并通过高速剪切保温搅拌2.5 h,然后取样测试,结果见表4。由表4可知:1)饱和分含量高的1#、2#沥青样品加入APAO改性后,软化点升高,针入度降低,低温性能有较大改善,但接缝剥离强度有所降低;2)用APAO改性,改性后胶质含量高的3#、4#、6#、7#、8#、9#沥青样品的离析性、低温性能非常差,接缝剥离强度也不好;而5#丙脱沥青的性能没有任何改善,说明APAO不适用于此类基质沥青的改性。

2.5 胶粉对基质沥青性能的影响

将胶粉加入180～200℃熔融沥青中,并通过高速剪切保温搅拌2 h,然后取样测试,结果见表5。由表5可知:1)基质沥青加入胶粉后,软化点升高,针入度降低,低温性能均有一定的改善;2)饱和分含量高的1#、2#沥青样品的软化点和低温性能提高显著,表明饱和分含量高的基质沥青与胶粉的相容性较好;3)饱和分含量高的1#、2#沥青样品的软化点升高幅度达60℃,低温柔度改善幅度达25℃,胶质含量高的3#、4#、6#、7#、8#、9#沥青样品的软化点升高幅度约40℃,低温柔度的改善幅度只有6℃左右,但接缝剥离强度提高较大,幅度为4～8 N/mm。

2.6 自粘用改性沥青

将SBS和胶粉等改性剂加入到熔融的机油和沥青混合物中,升温至190～200℃,通过高速剪切搅拌制成均匀的改性沥青混合物,再加入萜烯树脂,继续搅拌至均匀,制得待测样品。不同基质沥青的自粘改性效果见表6。由表6可知:1)基质沥青通过改性后,软化点均有不同程度的提高,其中2#、4#沥青样品相对较差;2)低温性能均有较大的改善,完全满足标准要求;沥青断裂延伸率除1#沥青样品外均有较大提高,以7#、8#、9#沥青样品的提高最为明显;3)在持粘性(冷粘)和剥离强度(冷粘)测试中,无论是与铝板还是与自身材料,2#、4#和7#自粘改性沥青都几乎无粘结,这可能与沥青调合时添加的油浆等材料有关;4)从结果来看,相同配方下,只有3#、6#和9#沥青样品完全满足要求。

2.7 改性沥青混合料

将SBS或胶粉加入到熔融的混合沥青中,升温至190～200℃,通过高速剪切搅拌制成均匀的改性沥青混合物,再加入增塑剂至完全熔融,最后加入滑石粉,并继续搅拌均匀后取样测试,不同基质沥青混合料的改性效果对比见表7。由表7分析可知:1)在相同的配方和工艺条件下,1#、2#改性沥青混合料的高低温性能特别优异,但接缝剥离强度较差,即使再加入少量的SBS也没有明显改善;其余的改性沥青混合料的软化点均偏低,4#、6#样品最差;3#、4#、7#、8#、9#改性沥青混合料的低温性能相对较好,5#、6#改性沥青混合料的低温性能最差;2)5#和6#改性沥青混合料的高低温性能相对较差,但却具有很高的接缝剥离强度;3)少量SBS的加入,对各改性沥青混合料低温性能的改善不明显,但除1#、2#样品外,可明显提高改性沥青混合料的接缝剥离强度;4)随着滑石粉添加量的增加,各改性沥青混合料的软化点升高,低温性能下降,接缝剥离强度降低,但不同基质沥青的变化幅度有所不同;5)从结果来看,1#、2#改性沥青混合料完全满足沥青复合胎卷材的要求,其余改性沥青混合料可用于制备SBS改性沥青卷材,只是5#、6#改性沥青混合料需增大SBS的添加量,进一步改善其高低温性能。

注:基质沥青中各改性剂的添加量分别为:机油5%,SBS 21%,胶粉A 7%,萜烯树脂16%。

注:基质沥青中除SBS外其他改性剂的添加量分别为:胶粉A 25%,胶粉B 25%,机油12.5%,增塑剂25%。

3 结果与讨论

常用的沥青三大性能指标不能完全反映出不同基质沥青间的差异。

基质沥青的性能与其组分有着较为密切的关系:饱和分含量高的基质沥青,其高低温性能相对较好,但剥离粘结性能较差;胶质含量高的基质沥青,其剥离粘结强度相对较高。

不同改性剂改性基质沥青的离析性有着明显差别:胶粉改性的基质沥青离析性最好,SBS改性的次之,APAO改性的最差;APAO与基质沥青的配伍性不佳,故不适用于对基质沥青进行改性。

基质沥青生产调合过程中所用的油浆等对自粘改性沥青性能有显著的影响。在相同的配方工艺下,不同基质沥青的改性效果差异很大:1#、2#基质沥青适用于制备沥青复合胎卷材,且具有较大的价格优势;而3#、6#和9#基质沥青适用于制备自粘改性沥青卷材。

4 结语

调和沥青对改性沥青性能的影响 篇8

1 实验部分1

1.1 原材料

A,B沥青,为基质沥青,主要性能指标见表1。SBS改性剂,天津LG化学公司生产,主要性能指标见表2。稳定剂HMD-1,山东润丰博越化工有限公司生产。

1.2 改性沥青制备工艺

将基质沥青加热到180℃,加入一定比例的改性剂LG 501 S,剪切升温至185℃,在185℃下剪切溶胀1 h,搅拌发育1 h,降温至180℃后加入稳定剂,继续搅拌发育若干h,制得改性沥青。

1.3 实验仪器及方法

实验仪器及方法见表3所列。

采用奥地利Petrotest公司生产的T 6060型薄膜烘箱进行沥青老化试验。采用日本奥林巴斯公司生产的BX 51型荧光显微镜测定改性剂的分散状态。

2 结果与讨论

2.1 改性剂用量对改性沥青性能的影响

当改性剂用量为4.2%~4.8%(质量分数,下同)时,对2种基质沥青制备的改性沥青性能进行对比试验,考察了改性剂的不同用量对改性沥青性能的影响,结果如表4所列。

由表4可知:以A沥青为基质沥青,改性剂用量为4.2%~4.6%时,制得的改性沥青老化后延度不能满足I-D改性沥青指标要求;当改性剂用量为4.8%时,A沥青可满足I-D指标要求,但改性剂量较大,增加了改性沥青的生产成本。以B沥青为基质沥青,改性剂用量为4.2%~4.8%时,制得的改性沥青各项指标均满足要求。

表5列出了A,B 2种沥青的四组分含量。

%

由表5可知,B沥青四组分与A沥青相比,饱和分、胶质、沥青质含量减少,芳香分含量明显增多,而芳香分利于改性剂中苯乙烯段的溶胀,促进改性剂与沥青的相容性,提高改性沥青的性能。因此在相同改性剂用量下,B沥青所制备的改性沥青性能要优于A沥青。

2.2 基质沥青调和比对改性沥青性能的影响

在改性剂用量为4.4%时,考察了A,B沥青调和比对所制得的改性沥青性能的影响,如表6所列。

由表6可知,当改性剂用量为4.4%时,随着沥青调和比的降低,调和沥青的各项性能更接近于B沥青的性能,因此改性沥青各项性能逐渐变优。当调和比达到50∶50时,改性沥青各项性能基本满足I-D指标要求。

在调和比分别为80∶20,50∶50的条件下,考察了不同改性剂的用量对不同调和比的改性沥青性能的影响(见表7)。

由表7可知:当调和比为80∶20时,随着改性剂用量的增加,改性沥青各项性能更好;当改性剂用量为4.8%时,产品性能满足I-D沥青指标要求;当沥青调和比为50∶50,改性剂用量为4.4%~4.6%时,改性沥青性能均符合指标要求。这是因为相对于调和比为80∶20的沥青,调和比为50∶50时沥青的各项性能更接近于B沥青,因此在改性剂用量较少时改性沥青即可满足指标要求。

2.3 调和沥青中试放大实验

在沥青调和比为50∶50,改性剂用量为4.4%的条件下,进行中试放大试验,改性沥青性能随发育时间的变化结果如表8所列。

由表8可知,随着发育时间的增加,改性沥青软化点逐渐降低,在离析软化点差接近合格时,软化点发生突降,延度及老化后延度逐渐降低;在发育时间为5 h时,产品各项性能均满足I-D指标要求。因此,在调和比为50∶50,改性剂用量为4.4%,发育时间为5 h时,能生产满足I-D指标要求的改性沥青。

2.4 沥青老化性质及四组分分析

在调和比为50∶50的条件下,分析了调和沥青与A,B沥青的老化性质以及四组分组成的变化,如表9,表10所列。

由表9可知,调和沥青与B沥青相比质量变化、老化后针入度比以及老化后10℃延度更好,即调和沥青的抗老化性能优于B沥青。

由表10可知,调和沥青与A沥青相比,饱和分、胶质、沥青质含量减少,芳香分含量增多,其中饱和分、芳香分含量变化幅度最大,其次为沥青质、胶质。

2.5 改性沥青微观结构

2.5.1 改性剂用量对SBS分散状态的影响

改性剂用量变化时,SBS在沥青相中的分散形态如图1所示。

由图1可知:随着改性剂用量的增加,SBS在沥青中的粒径及分布率变大,而聚合物相的分布率对改性沥青的各项性能影响较大,分布率越大,沥青性能越好;对于A,B 2种基质沥青,SBS在B沥青中的粒径及分布率较大,这是由于B沥青的芳香分含量大于A沥青,而芳香分利于苯乙烯的溶胀、分散。因此,B沥青相对A沥青各项性能更优。

2.5.2 沥青调和比对改性剂分散状态的影响

沥青调和比对SBS在沥青相中的分散形态影响如图2所示。

由图2可知,随着调和比的降低,SBS在沥青中的粒径减小、分布率增大。这是由于随着沥青调和比的降低,沥青中的芳香分含量增加利于改性剂的溶胀、分散,改性沥青各项性能更优。

3 结论

a.在不同改性剂用量下,B沥青的性能优于A沥青;随着调和比降低,改性沥青各项性能逐渐变优;当调和比为50∶50,改性剂用量为4.4%时,能生产满足I-D指标要求的改性沥青。

b.调和比为50∶50的调和沥青老化性质与B沥青相比质量变化、老化后针入度比、老化后10℃延度更优,即调和沥青与B沥青相比抗老化性能较优;调和沥青四组分与A沥青相比饱和分、胶质、沥青质含量降低、芳香分含量升高,其中饱和分、芳香分含量变化幅度最大。

c.改性沥青微观结构,改性沥青随着改性剂用量的增加,SBS在沥青中粒径及分布率变大;随着调和沥青的降低,SBS在沥青中的粒径减小,分布率变大。

摘要：以A,B沥青为基质沥青,LG 501 S为改性剂,制备了改性沥青并考察了改性剂用量及沥青调和比对改性沥青性能的影响。结果表明,在不同改性剂的用量下,B沥青的性能优于A沥青,且随着m(A沥青)/m(B沥青)(调和比,下同)的降低,改性沥青各项性能逐渐变优;当调和比为50∶50、改性剂用量为4.4%时,能生产满足I-D指标要求的改性沥青。随着改性剂用量的增加,SBS在沥青中粒径及分布率变大;随着m(A沥青)/m(B沥青)的降低,SBS在沥青中的粒径减小,分布率变大。

关键词：沥青,改性剂,调和比

参考文献

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煤沥青改性及改性机理研究进展 篇9

1 煤沥青的改性研究

1.1 煤沥青的物理改性

可用于煤沥青物理改性的物质主要分为热塑性弹性体、橡胶类聚合物和树脂类化合物三大类。

1.1.1 热塑性弹性体

热塑性弹性体聚合物可提高煤沥青的温敏性,改性后沥青的弹性恢复能力和抗老化性能得到明显改善。其中苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)的总体改性效果较好,在兼顾高低温性能的同时改性沥青的弹性恢复率也得到很大改善。

李欣等[4]以煤沥青和SBS为原料、三氟化硼乙醚为催化剂制备改性沥青,实验发现改性后煤沥青的结构均匀致密,断面平整,原料中的低沸物基本消失,有效地提高了煤沥青的高低温路用性能,改性沥青的软化点、针入度和延度均符合路用标准。姚同和等[5]使用SBS和聚异丁烯协同改性煤沥青,发现协同改性沥青的断面平整,结构较均匀,低温弹性及黏度均得到较好的改善。

1.1.2 橡胶类聚合物

丁苯橡胶(SBR)作为橡胶类聚合物沥青改性剂可提高沥青的低温抗裂性和与矿料的粘附性,研究中一般以SBR为主料,再添加其他助剂,目的是在保证改性沥青具有良好低温抗裂性能的前提下进而提高其高温性能[6]。崔文峰等[7]以粉末丁苯橡胶PSBR-1500为主改性剂研究了改性沥青的配方和制备工艺,制得了符合JTG F40—2004标准的SBR改性沥青。

1.1.3 树脂类化合物

树脂类化合物包括热塑性和热固性树脂两类,该类改性剂可提高沥青的高温稳定性和抗车辙能力,但对沥青的低温抗裂性无明显改善。Sengoz等[8]研究发现,添加4%(wt,质量分数,下同)的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)对煤沥青的改性效果最好。杨琴等[9]以呋喃树脂改性煤沥青,并证明了呋喃树脂在煤沥青中起增塑作用且增塑过程需要吸收热量。Brovelli等[10]在3种不同沥青中分别添加3%、6%、9%的EVA发现,EVA改性沥青的针入度下降,软化点升高。随着EVA用量的增大,改性沥青的高温表观黏度增加。

采用单一树脂改性沥青易受使用环境的限制,因此可采用多种改性剂对煤沥青进行改性。王铁宝等[11]采用不同配比的SBS和EVA制备复合改性沥青,改性后沥青的感温性能得到了改善。随着EVA用量的加大,高温性能提高,但低温性能降低。杨朋等[12]用聚乙烯(PE)和SBS复合改性沥青混合料,发现随着SBS和PE添加量的增加,改性沥青对混合料路用性能的影响逐渐减弱,PE和SBS的最佳添加量分别为5.5%、4.5%。陈淼等[13]通过对单一改性沥青和SBS、白炭黑复合改性沥青的基本性能进行研究,发现添加4%SBS、3%白炭黑的复合改性沥青对基质沥青高低温性能和感温性的改善效果均优于4%SBS改性沥青。

1.2 煤沥青的化学改性

煤沥青是一种组成和结构非常复杂的混合物,其基本组成单元是多环、稠环芳烃及其衍生物,芳烃α位上的活泼氢及烷烃结构中的C—S键等均有反应活性[14],沥青质上的酸性或碱性基团也可参与反应,此外在催化剂及交联剂存在的条件下芳环也会发生缩聚[15]。煤沥青的化学改性主要包括烯键交联、功能基团交联、酸化反应和芳环交联反应等。化学改性的煤沥青较物理改性的性能更优,且改性剂的用量更少,是今后煤沥青改性的重点发展方向。

Zhang等[16]在分别用苯丙烯醛(CMA)、对甲苯磺酸(PTS)对煤沥青进行改性的基础上,同时用CMA和PTS对煤沥青进行混合改性,并对3种改性沥青和基质沥青在不同温度下的炭化产物进行表征。结果表明,混合改性沥青的中间相产物和炭化率最大,在炭化过程中4种沥青的甲基和亚甲基均随温度的升高逐渐消失。宋士华等[17]以对甲基苯甲醛(PTAL)为交联剂、PTS为催化剂制备改性沥青。发现随着PTAL用量的增加,沥青软化点、密度和残炭率呈先增大后降低的趋势;随着反应时间的延长和温度的升高,软化点、密度和残炭率先增大后趋向平缓。辛占武等[18]采用化学交联-减压蒸馏法以PTS为催化剂、对叔基苯甲醛为改性剂对中温煤沥青进行改性,结果发现随着改性剂对叔基苯甲醛用量的增大,改性沥青的残炭率和软化点先升高后降低。罗道成等[19]探究了改性剂对苯二甲醛(TPA)与煤沥青流变性能之间的关系,通过研究基质沥青和改性沥青的热行为发现,TPA改性沥青的表观黏度与温度的变化呈W型。Lin等[20]用二乙烯基苯(DVB)在PTS催化下对煤沥青进行改性,结果发现,改性煤沥青的炭化率提高了10%~18%,且芳香度增大,半焦的光学质感显著提升。加入某些低浓度的含氧化合物对煤沥青进行改性可对改性沥青的黏度产生较大影响。许斌等[21]研究了硬脂酸对改质沥青的改性作用,结果表明随着硬脂酸用量的增大,改性沥青对温度的敏感性降低,其软化点和结焦值也均降低。孙忠武等[22]将以脂肪醇为主要成分的降粘剂加入基质沥青与胶粉改性沥青中,考察了降粘剂添加量对沥青性能及路用指标的影响,证实了降粘剂具有高温降粘的作用。李玉霞等[23]、王玲玲等[24]采用自制的纳米氧化锌对煤沥青进行改性研究,结果发现纳米氧化锌的加入可使煤沥青的延伸性能得到明显改善,并达到70#、90#路用石油沥青的标准。

此外,石油沥青由于其挥发分较少,对温度的敏感性较弱,因此煤沥青与石油沥青的共混也可以对煤沥青进行改性,两者共混有助于改善沥青的流动性。曹东伟等[25]通过优选煤沥青与石油沥青混合改性工艺,发现共混沥青抗老化性能、抗车辙能力、高温流变性能、与矿物料的结合能力均较基质沥青大幅提高。

2 煤沥青的改性机理

目前对沥青改性的研究主要集中在改性工艺方面,对改性机理的研究较少。肖鹏等[26]、王涛等[27]发现SBS与基质沥青直接并没有发生化学反应,只是物理共混。吉永海等[28]通过添加相容剂和稳定剂研究改性沥青的形成过程,发现相容剂能促使SBS在沥青中的溶胀程度增大,使SBS在沥青中分散更为均匀;稳定剂能引发SBS在沥青中发生交联反应并形成空间网状结构,进而防止改性沥青的离析分离。表明煤沥青中的芳香分能够促进SBS苯乙烯嵌段在沥青中溶胀,使聚合物分子间的距离增大,作用力降低,摩擦力下降,运动能力增强,从而增加SBS与沥青间的相容性[29]。Airey等[30]认为SBS在改性煤沥青时吸收了基质沥青中的轻质馏分后破坏了沥青组分的平衡进而导致沥青离析,并建议在改性之前对基质沥青的组分和含量进行分析。

聚合物加入到沥青中一般不会发生化学反应,但在沥青中轻质组分的作用下改性剂体积胀大进而发生溶胀,溶胀是聚合物对沥青进行改性作用的重要过程。Masson等[31]利用IR研究了SBS的嵌段比、分子量、沥青质含量等对改性沥青稳定性的影响,从共混物的相图、热力学熵和焓方面提供了影响改性沥青稳定性定量理论。加入相容剂可以改善改性剂与沥青分子之间的相容性,从而改善改性沥青的性能。李水平等[32]以基础油为相容剂制备SBS改性沥青,结果发现改性沥青的低温柔性得到明显改善,但储存稳定性基本不变。王仕峰等[33]研究了单质硫对SBR改性沥青性能与结构的影响,发现SBR改性沥青的软化点、弹性恢复率和粘韧性均得到了提高,且低温时的延度接近与SBS改性沥青接近。

马来酸酐(MAH)可与PE、SBS、EVA等聚合物生成接枝共聚物,能增加聚合物同沥青间的相容性,进而改善沥青的高低温性能[34,35,36]。目前关于苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)与MAH的接枝机理主要有2种观点:一种是Wu等[37]认为SEBS与MAH接枝是自由基反应,MAH以单体和低聚体形式接枝到SEBS分子链上,接枝位置是在未加氢的双键上;另外一种是Passag1ia等[38]认为接技位置主要是在EB段的仲碳原子和叔碳原子上,而接枝发生在苯环碳原子上的几率很小,甚至不可能在苯环的碳原子进行接枝,但该观点只是推论,没有得到实验数据支持。蒋遥明等[39]研究了SEBS与MAH接枝的整个过程,发现2种不同的引发剂引发SEBS熔融接枝MAH的接枝位置不同。

3 展望

随着公路建设对道路材料的要求越来越高,沥青路用性能的研究越来越受到重视,但是由于沥青的组成较复杂,对沥青的研究面虽然较广,但深度不够,系统性较差,尤其对煤沥青改性机理的研究尚不够深入,因此今后的研究应针对煤沥青改性机理进行系统、深入的探究。

摘要：传统煤沥青具有的对温度敏感性高、延展性差、易老化和易污染环境缺点导致其路用性能受到了限制,因此煤沥青的改性研究备受关注。综述了煤沥青物理改性和化学改性方面的研究进展,重点阐述了热塑性弹性体、橡胶类聚合物、树脂类化合物和醛类化合物对煤沥青的改性,并对煤沥青的改性机理进行了推测,在此基础上展望了改性沥青的发展趋势。

纳米颗粒改性沥青 篇10

沥青作为一种重要的路用材料,在现代公路建设中发挥着巨大的作用。另外,随着经济发展、公路交通载荷急剧增加,对用于公路建设的沥青的高温稳定性、低温抗裂性等提出了更高的标准,普通道路交通沥青难以满足现代交通的要求,因而需要对沥青进行改性研究。在众多的改性剂中,研究最多的是聚合物改性剂。

纳米技术作为推动世界新科技发展的动力,正在逐渐渗透到交通材料领域,为交通材料的发展提供了一个新的思路。对纳米改性沥青的研究,瑞典学者首先提出了纳米改性技术在沥青胶结料上应用理念,之后,南非研究人员在国际会议上介绍了纳米技术在交通工程领域以及基础研究中的潜在应用,纳米技术的应用有助于实现道路材料的性能优化和功能化,并在安全性、耐久性、经济性、环境友好等方面体现特殊优势。近几年,美国联邦公路局一直支持道路材料纳米层面上的研究,并从纳米层次上对改性沥青的机理进行研究,取得了丰富的前期研究成果[3]。国内学者也对纳米改性剂在沥青中的应用,包括复合改性、功能化、智能化方面给予了关注,并在改性材料的性能和机理上,开始从宏观转入到纳米范畴进行探讨。纳米材料与技术在沥青改性中的应用研究已经成为国内外学者的研究热点之一。

1 纳米颗粒改性沥青

1.1 纳米Ti O2颗粒改性沥青

纳米Ti O2是理想的光催化剂,对消除空气和水中的污染物有高效的光催化活性,在净化汽车尾气中有着广泛的应用。在路面材料中掺加Ti O2可有效净化环境污染。如日本曾在多孔路面中散布一定量的Ti O2粉末,可以明显减少汽车尾气的污染,提高空气质量。国内学者将Ti O2加入到水泥混凝土路面和沥青混凝土路面材料中,发现Ti O2加入明显提高了汽车尾气的吸收和转化能力。上述研究表明Ti O2改性的路面材料赋予路面环境友好特性,并实现了路面的功能化。

对于纳米Ti O2改善沥青传统性能和改性沥青混合料的路用性能的研究也有一些进展。利用外掺法制备了Ti O2改性沥青混合料,并对其路用性能测试,通过残留稳定度试验、高温车辙试验和低温弯曲试验,发现纳米Ti O2改性的沥青混合料,车辙动稳定度提高30%以上,低温极限抗弯拉应变提高20%,残留稳定度保持在90%以上,表明纳米Ti O2改性沥青混合料的路用性能得到全面改善,有良好的应用前景。另外,纳米Ti O2可以较好抑制紫外线老化中沥青质含量的增加及芳香分和饱和分含量的减小,降低紫外线老化后的针入度损失率和针入度指数的增大幅度。

1.2 纳米Ca CO3改性沥青

利用纳米Ca CO3对不同的基质沥青的改性也有研究。对国产AH-70#沥青经纳米Ca CO3改性,结果表明改性沥青的25℃针入度降低,提高软化点和60℃粘度,对高温稳定性的改善具有正面效应;当量软化点升高、脆点降低,表明改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性能有所改善。对纳米Ca CO3改性科氏90#基质沥青的环与球法实测软化点和T1,2的测定发现,相比与基质沥青,两种制备工艺都有一定程度升高,这说明改善改性沥青的高温稳定性、低温抗裂性能得到了改善。利用核磁共振和红外光谱分析手段对改性机理研究,发现纳米Ca CO3改性沥青是一个物理混溶过程,纳米Ca CO3与基质沥青之间并没有发生化学变化生成新的物质或集团,纳米Ca CO3与沥青之间只有一种分子间作用力[11]。

纳米Ca CO3作为改性剂加入后,使基质沥青的组分产生变化,一部分纳米碳酸钙位于胶束中心作为沥青质存在,吸附可溶剂,使沥青质成分增加,这点与其他无机颗粒改性剂不同。另外一点特殊性是当纳米Ca CO3剂量为3%时,各试验指标均出现了与变化趋势不符合的特殊点,这表明纳米CaCO3改性沥青与常用改性沥青的不同之处,需要深入研究。

1.3 Zn O纳米颗粒改性沥青

无机/有机纳米粒子复合改性沥青是道路沥青材料一个重要的研究领域。基于SBS是目前沥青中运用较多的改性剂,其改性后的沥青高温和低温性能都有很大的提高,在此基础上,通过进一步加入无机纳米Zn O颗粒来提高SBS改性沥青的综合性能进行了大量的研究。采用三种改性工艺:机械搅拌法、高速剪切法和溶剂法对Zn O/SBS改性沥青的性能和路用性能进行了系统研究,Zn O纳米颗粒的加入,改善了SBS在沥青中的分散效果,进一步提高和优化了改性沥青的高温稳定性能、抗低温开裂性能、抗老化性能。离析试验结果表明,离析比较严重,不能满足规范上、下软化点差小于2℃的要求,这主要是由于纳米Zn O、SBS和沥青在组成结构上差别很大,溶解度参数不同,在热和外力作用下长时间保持良好分散状态不容易,影响了改性效果的进一步改善。

2 改性机理探讨

在纳米改性沥青中,一般将纳米材料认为是填料,剂量都比较少,一般在聚合物的5%左右,纳米填料由于其粒径小、比表面积大及表面强的活性,使其填充的复合材料具有优异的性能,其性能好坏主要取决于填料的粒径、形态结构及表面化学性质。

一般认为:不同物质的纳米粒子与不同的高分子之间作用机理不同,不同物质的纳米粒子与同一种高分子之间作用机理也不同。例如,纳米Zn O与沥青之间,由于纳米Zn O粒子,其表面缺陷少,非配对原子多,表面积大,与沥青发生物理结合的可能性大,粒子与基体间的界面粘结可以承受更大的作用力。另一方面,由于量子隧道效应等原因在粒子的表面形成活性很大的活性点,有孤独电子存在,很容易打开,成为反应的活性中心,从而使粒子和高分子的链之间形成化学键,即发生化学作用。与此相反的是纳米Ca CO3改性沥青,它是一个物理混溶过程,纳米Ca CO3与基质沥青之间并没有发生化学变化生成新的物质或基团,纳米Ca CO3与沥青之间是一种分子间作用力,由于纳米Ca CO3的极小粒径,使得混溶体系均匀且稳定。因此,纳米颗粒与沥青之间既有物理作用又有化学作用。改性沥青性能的提高是由纳米粒子的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应综合作用的结果。

纳米颗粒在沥青中良好的分散是改性沥青性能提高的前提。纳米Zn O作为改性剂时,由于纳米材料大的比表面积,具有很强的表面吸附作用,能够很好地分散在沥青中,与沥青形成稳定的结构形式,对沥青的组成、结构影响不大,达到良好的分散效果,经过热存储后,其结合的性能更加明显。

纳米颗粒改性沥青混合料具有优异的路用性能主要基于以下两点:一方面由于纳米颗粒有着巨大的比表面积和超强的表面活性,对沥青有着极强的吸附作用,使沥青中的轻组分减少,改变了沥青的温度敏感性;另一方面纳米颗粒特殊的表面活性使得纳米颗粒状沥青混合料中发生了特殊的物理化学或化学反应,从而改善了混合料的路用性能。

3 结语

纳米颗粒改性沥青路面材料是道路工程材料未来发展的一个重要领域,充满了机遇和挑战。根据目前研究成果和研究趋势,纳米颗粒改性沥青需要在以下几个方面进行深入研究和探索:(1)建立在纳米尺度上改性剂对沥青的改性机理;(2)重建改性沥青评价方法和规范,使其适合纳米改性沥青体系;(3)探索新的改性沥青制备方法,发挥纳米尺度效应。总而言之,纳米技术作为改善道路沥青性能的一种有效手段,在不远的将来纳米颗粒材料改性沥青的研究和使用将会受到进一步重视并得以发展,最终得到广泛应用,促进道路交通事业的健康、持续发展。

摘要：纳米科学与技术的发展为传统的交通材料的发展带来新的活力,以纳米颗粒为改性剂对沥青进行改性已成为学术界和产业界关注的焦点。重点对纳米颗粒改性剂在沥青改性、路面性能方面的研究进行了总结,并对纳米颗粒改性沥青未来发展进行了展望。