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本文通過現(xiàn)場試驗(yàn)，進(jìn)行了寒冷地區(qū)SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝的研究。通過調(diào)整改性瀝青生產(chǎn)工藝參數(shù)，改變改性瀝青的使用性能，使所生產(chǎn)的SBS改性瀝青在保證低溫性能的基礎(chǔ)上，瀝青的高溫性能得到了較大的提高，滿足北方寒冷地區(qū)道路使用要求，并在此基礎(chǔ)上提出寒冷地區(qū)SBS改性瀝青質(zhì)量控制方法及控制標(biāo)準(zhǔn)。

落射式熒光顯微鏡的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由光源(HL)、激發(fā)濾色片(EF)和照明系統(tǒng)供給激發(fā)光，經(jīng)二向色分光鏡(DM)反射后，通過物鏡(OB)照射至切片(P)上激發(fā)出熒光，再通過物鏡收集熒光，經(jīng)截止濾色片(SF)過濾后到達(dá)目鏡(OC)。

圖像觀測中可能遇到的主要問題是顯微鏡的光場不均對觀測效果的影響，光場不均所采集到的圖像色調(diào)不均勻，這類圖像由于局部不清晰，將給后續(xù)分析帶來很大的影響。實(shí)際工作中必須調(diào)整光源以獲取色調(diào)均勻的顯微圖像照片。

改性瀝青生產(chǎn)工藝及流程

01 膠體磨間隙對改性瀝青的影響

高速剪切能力是SBS顆粒大小的關(guān)鍵性因素，剪切能力主要由膠體磨的間隙大小所決定。膠體磨是改性瀝青生產(chǎn)線的核心設(shè)備，圖2是改性瀝青生產(chǎn)過程中膠體磨間隙不同，調(diào)整階段拍攝到的在熒光顯微鏡下觀察到的改性瀝青微觀狀態(tài)，從中可以清楚地看到改性劑顆粒的大小，當(dāng)膠體磨間隙較大時，顆粒尺寸較大，難于連接成為網(wǎng)狀，將膠體磨間隙調(diào)整后，顆粒尺寸變小，分散更為均勻。因此選擇磨間隙為0.25cm。

02  研磨次數(shù)對改性效果的影響

研磨次數(shù)對改性劑的粒度影響較大，由圖3可見，經(jīng)過2次研磨，改性劑的顆粒變小，同時在邊緣發(fā)生融脹作用。但是，研磨次數(shù)過多也會對性能產(chǎn)生影響。因此，本課題提出2次研磨。

03 發(fā)育時間對改性瀝青的影響

由圖4可觀察到，隨著生產(chǎn)工藝參數(shù)的變化，SBS在顯微鏡下呈現(xiàn)不同的微觀狀態(tài)。發(fā)育時間的長短也是影響SBS改性瀝青性質(zhì)的因素之一，初經(jīng)剪切的混合物中，SBS顆粒稀疏地分散在瀝青中，不能接枝成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，發(fā)育一段時間后，SBS與瀝青相接觸的邊界寬而彌散，形成了細(xì)小的網(wǎng)絡(luò)。

04 改性瀝青的生產(chǎn)流程

溫度是SBS改性瀝青生產(chǎn)過程中另一個至關(guān)重要的參數(shù)，溫度過低時影響到基質(zhì)瀝青與SBS的混融后溶脹效果，導(dǎo)致不易剪切，SBS顆粒粗大，分散不均，提高初始混融溫度則可以使SBS溶脹率提高，更容易破碎，提高發(fā)育剪切、發(fā)育溫度可以使混合物分散均勻，易于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成。然而，如果生產(chǎn)過程中任何一個環(huán)節(jié)的溫度控制得過高，不僅造成能源浪費(fèi)，還會導(dǎo)致瀝青的老化，影響到瀝青的使用性能。因此，在生產(chǎn)過程中，必須嚴(yán)格控制溫度。

除上述生產(chǎn)工藝參數(shù)外，合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程也具有重要的意義。通過調(diào)整改性劑摻量、膠體磨間隙、生產(chǎn)流程及剪切和發(fā)育溫度及時間，最終獲得了適用于北方寒冷地區(qū)的改性瀝青，并確定生產(chǎn)工藝參數(shù)及流程如下:

(1)溶脹過程:基質(zhì)瀝青加熱165~175℃，加入SBS改性劑，以變頻流量計(jì)控制SBS添加量;

(2)首次剪切:采用高速剪切，基質(zhì)瀝青與SBS改性劑經(jīng)導(dǎo)熱油加熱至180℃以20t/h的流速通過膠體磨剪切，膠體磨間隙為0.25cm;

(3)首次發(fā)育:混合物在熟化罐A進(jìn)行首次發(fā)育，溫度降至170℃機(jī)械攪拌12h;

(4)二次剪切:初次發(fā)育后的混合物加熱至180℃仍以20t/h的流速通過膠體磨剪切;

(5)二次發(fā)育:在熟化罐A進(jìn)行首次發(fā)育，溫度降至170℃機(jī)械攪拌12h，以備使用。

通過對SBS聚合物改性瀝青生產(chǎn)采用兩級研磨、兩次發(fā)育的循環(huán)剪切工藝，保證SBS在瀝青中的細(xì)度可達(dá)10μm左右，并能確保SBS均勻分散到瀝青介質(zhì)中，充分發(fā)育，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到改性效果。

05 SBS改性瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

因此，本課題通過前面對改性瀝青的試驗(yàn)和實(shí)際工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，以及對改性瀝青的不同標(biāo)準(zhǔn)的使用性能進(jìn)行分析和研究，提出了以《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)改性瀝青SBSⅠ-C類氣候分區(qū)的技術(shù)要求為基礎(chǔ)，適當(dāng)結(jié)合Ⅰ-B、Ⅰ-D類技術(shù)要求的針對寒冷地區(qū)氣候特點(diǎn)的SBS改性瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

改性瀝青的質(zhì)量檢測，采用簡單易行的測試方法與指標(biāo)，項(xiàng)目包括:針入度范圍、軟化點(diǎn)最小值、彈性恢復(fù)、低溫延度或測力延度、儲存穩(wěn)定性、老化性能等。其中，25℃針入度、軟化點(diǎn)、5℃延度、彈性恢復(fù)是改性瀝青出廠必檢技術(shù)指標(biāo)，針入度指數(shù)、粘度及老化后性能作為出廠抽檢技術(shù)指標(biāo)。

結(jié)語

通過現(xiàn)場試驗(yàn)，進(jìn)行了寒冷地區(qū)SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝的研究。通過調(diào)整改性瀝青生產(chǎn)工藝參數(shù)，改變改性瀝青的使用性能，使所生產(chǎn)的SBS改性瀝青在保證低溫性能的基礎(chǔ)上，瀝青的高溫性能得到了較大的提高，滿足北方寒冷地區(qū)道路使用要求，并在此基礎(chǔ)上提出寒冷地區(qū)SBS改性瀝青質(zhì)量控制方法及控制標(biāo)準(zhǔn)。