SBS改性沥青现场加工施工工法.pdf

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1、-13-工 法 文 本工 法 文 本-14-SBS 改性沥青现场加工施工工法改性沥青现场加工施工工法1前言前言2013 年以前，区内高速公路采用的改性沥青全部是成品改性沥青，由厂家生产好后运至工地，通过加热熔化后使用。由于厂家生产量大，批量生产质量无法严格控制，所生产成品质量波动比较大，特别是软化点可以在 6080之间波动，给沥青加热及沥青混合料加工温度控制带来不便，无法准确控制。成品改性沥青由于生产、储存、运输、再加热到使用，周期长，环节复杂，整个生产到使用过程会产生严重的离析现象，对沥青混合料的质量产生严重影响。成品改性沥青到场后直接检测使用，而对基质沥青的质量却无从考证，这样施工单位只能

2、检测成品质量，缺乏对原材料的追溯与监控。基于上述原因，我公司组成课题组，着手研发改性沥青的现场加工制作，进行了多种材料不同比例的试配，并经现场实践验证，逐步完善，编写完成了SBS 改性沥青现场加工工法。本工法中涉及的主要成果包括 1 项发明专利和 2 项实用新型专利已经申报并获得国家知识产权局授权。发明专利：SBS 改性沥青添加剂的制作的方法（专利号：ZL 2014 1 0131967.3）；实用新型专利：一种SBS 改性沥青稳定剂的自动添加装置（专利号：ZL 2015 2 1123306.2）；-15-沥青加热温度报警仪（专利号：ZL 2013 2 0170444.0）。2 工法特点工法特点

3、2.1 改性沥青现场加工可自行选择加工设备、基质沥青、改性剂等添加剂，具有很大的自主性。项目可根据自身特点选择适合项目，加工质量稳定的改性沥青加工设备；可以根据经验选择适合改性的基质沥青，比如：辽河、秦皇岛等品牌的沥青（适合改性，质量稳定，与各稳定剂配伍性良好）；可以根据改性目的与基质沥青，依据改性沥青配伍性试验选择良好的改性剂和稳定剂等添加剂。2.2 可以对基质沥青进行溯源及质量监控，可根据软化点波动及封签或一些高科技手段来对基质沥青进行溯源，监督供应商；可对到场的基质沥青进行高密度的质量检测并采取一定的留样制度，做到质量监控到源头，确保基质沥青指标稳定；可根据目测或必要的检测手段对改性剂和

4、稳定剂等添加剂进行质量检测，确保添加剂质量稳定。2.3 采用间歇式生产方式，操作过程可以全过程监督，从各环节加热温度到各环节的物料称量可严格控制，减少加工环节的质量波动。2.4 改性沥青边加工边使用，减少不必要的储存运输环节，减少改性沥青的离析风险。完全做到全过程无离析，保证了成品沥青的匀质性，同时给沥青混合料温度控制带来极大便利。3 适用范围适用范围本工法适用于改性沥青的现场加工。4 工艺原理工艺原理-16-改性沥青是掺加橡胶、塑料等高分子聚合物、细磨的橡胶粉或其他塑料型外掺剂，与沥青均匀混合，使沥青的性质得以改善而制成的沥青混合物。改性沥青的加工原理是物理分散过程。将改性剂通过改性沥青加工

5、胶体磨均匀地的分散到沥青中，然后添加稳定剂通过发育增加改性沥青的粘稠度，减少改性沥青离析，减少改性沥青软化点衰减。5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 图 5.1-1 改性沥青现场加工工艺流程图：否是重新剪切合格基质沥青、改性剂、稳定剂等材料选择基质沥青升温至 175按比例加入按比例加入 SBS 改性剂改性剂进行溶胀进行溶胀 15min对改性沥青进行剪切对改性沥青进行剪切添加稳定剂进行发育添加稳定剂进行发育 120min根据招标文件及设计文件要求进行改性沥青配方配方设计进行改性沥青配方配方设计试验室进行配合比设计是否符合设计要求合格，通知材料部门准备材料，准备生产细度是否符合

6、要求-17-重新发育合格不合格5.2 改性沥青现场加工设备，见图 5.2-1、图 5.2-2 所示。5.2 操作要点图 5.2-1、图 5.2-2 改性沥青现场加工设备5.2.1 检测基质沥青质量，检测合格后待用，对基质沥青保温储存，一般储存温度为 160。5.2.2 将导热油炉升温至 200。5.2.3 准备充分足量的改性剂及稳定剂。5.2.4 改性设备调试：检查沥青泵，检查进罐阀，查看管路及各阀门是否正常，开启沥青泵，检查各导热油加热工况是否正常，启动胶体磨，检查胶体磨是否运转正常（如图 5.2-3 所示）质量检测合格后使用指标是否符合设计要求-18-图 5.2-3 改性沥青现场加工胶体磨

7、图5.2-4 沥青加热温度报警仪5.2.5 改性设备计量系统的标定，加工前进行严格的计量标定工作，利用砝码标定 SBS 计量秤及稳定剂添加秤，利用流量计标定改性沥青工作罐液位计是否准确。5.2.6 检测改性沥青管路阀门是否通畅，将合格的基质沥青泵入改性沥青加工设备 1 号罐中。5.2.7在1号罐中将基质沥青通过螺旋板换热器在短时间内迅速升温至 175，加热温度采用沥青加热温度报警仪（见图 5.2-4）进行控制。5.2.8 将升温后的基质沥青泵入 2 号罐中，启动 SBS 改性剂添加装置，按比例添加 SBS 改性剂。5.2.9 将 2 号罐中的基质沥青与改性沥青的混合物，搅拌 15min，使改性

8、剂在基质沥青中分散均匀并充分的吸油溶胀。5.2.10 启动胶体磨，将 2 号罐中的改性沥青过磨剪切至规定细度后泵入改性沥青发育罐中。剪切细度的简易判断方法可用玻璃棒蘸取试样，玻璃棒表面呈光滑均匀状，无粗细不均的颗粒为宜。细度可以通过调整胶体磨磨头间隙来改善。磨体运行一段时间后要检测改性沥青细度，调-19-整磨体间隙。5.2.11 在发育罐中按配方比例添加稳定剂，添加完毕后搅拌发育 2小时。添加稳定剂采用稳定剂自动称量添加装置（见图 5.2-5），添加过程要缓慢匀速，否则改性沥青会产生抱团起粘的现象。5.2.12 发育结束后，取样检测，并进行留样封存。（如图 5.2-6 所示）图 5.2-5 稳

9、定剂自动添加装置图 5.2-6 成品改性沥青储存罐5.2.13 如发现改性沥青指标不符合要求时，要检查各工序温度是否正常，检查各工序时间是否符合要求。如生产过程符合要求，则需重新进行配方试验。6 材料与设备材料与设备6.1 材料要求6.1.1 基质沥青选择：SBS 改性沥青所用基质沥青应易于改性，通常选择 A 级沥青。级沥青一般有较高的低温延性和较低的含蜡量，可保证改性沥青有较高的低温延性和较好的感温性能，同时低含蜡量有利于提高沥青与改性剂的相容性。区内目前主要可选中石化辽河分公司产辽-20-河 90-A 级沥青、中石化东海石化镇海产 90-A 级，新疆克拉玛依产 90-A级及新加坡埃索 90

10、-A 级。6.1.2 基质沥青的标号选择基质沥青改性后 25针入度都要降低，掺 SBS 一般要下降 2025（0.1mm）。所以生产-D 改性沥青，宜采用 70 号沥青；生产-C 改性沥青，宜采用 90 号沥青；生产-B 改性沥青，宜采用 110 号沥青。6.1.3 改性剂选择：SBS 改性剂掺入基质沥青中，与沥青并没有发生明显的化学反应，而是以微粒形式均匀地分散、吸附在沥青中，仅仅是物理意义上的共存共融，而且相同的改性剂，不同基质沥青改性效果也不同，配伍性与相容性很关键。例如：北京燕山石化生产的 SBS4303 改性剂（见图 6.1.2），星型，嵌段比为 3:7，不充油的大分子量的改性剂，与

11、基质沥青相容性较差，难于改性，容易离析。相反燕山石化 SBS1301 改性剂（见图 6.1-1）与基质沥青相容性好，稳定性好，易于改性。图 6.1-1 北京燕山 1301 型 SBS 改性剂图 6.1-2 北京燕山 4303 型 SBS 改性剂6.1.4 稳定剂及其他添加剂选择：稳定剂根据改性目的添加粉状硫化物橡胶油、轮胎粉、炭黑、芳烃油等，旨在改善改性沥青性能。例如添-21-加粉状硫磺可以增加改性沥青黏度，起增稠增粘的作用，软化点可明显增高。添加橡胶油可以增加改性沥青针入度。（见图 6.1-3）图 6.1-3稳定剂（LMWDJ-1）6.1.5 改性沥青配方试验。改性沥青加工前要进行大量的配方

12、试验，确定合适的改性剂及稳定剂的添加量，才能生产出满足质量要求且有良好稳定性的改性沥青。改性沥青储存稳定性及软化点衰减是改性沥青配方的关键，良好的改性沥青配比，基质沥青应与改性剂有良好的相容性及配伍性。改性剂添量从 3%5%，间隔 0.5%，逐次进行配方设计，稳定剂添量从 0.15%0.2%。间隔 0.2%逐次进行。每个配方都要进行各项指标检测，重点检测软化点衰减及储存稳定性。改性剂的添量与改性沥青的针入度成反比，同改性沥青的弹性回复率成反比。稳定剂添量同改性沥青的软化点成正比。对改性沥青的软化点很敏感，要通过大量的试验确定最佳掺量。-22-表表 6-1建议改性沥青配合比建议改性沥青配合比材料

13、名称基质沥青SBS 改性剂稳定剂添加比例1004.00.176.2 主要施工、检测设备（表 6-2、6-3）表表 6-2主要施工机械主要施工机械序号设备名称单位数量用途1改性沥青加工模块套1改性沥青加工2基质沥青罐台6基质沥青储存3成品沥青罐台4成品改性沥青储存4发育罐台2改性沥青的稳定发育5导热油锅炉台1热源提供6装载机台1转运改性剂表表 6-3主要试验检测仪器主要试验检测仪器7 质量控制质量控制7.1 主要质量检测指标序号设备名称型号规格生产厂家1沥青针入度仪DF-5南京拓兴2沥青软化点仪DF-5南京拓兴3沥青延伸度仪LYY-7北京航天科宇4高速剪切乳化机SJ-3上海索映5增力搅拌机JJ-

14、5上海索映6沥青旋转薄膜烘箱82上海昌吉7布氏旋转粘度计NDJ-9上海昌吉8烘箱101FA-3上海树立9电炉上海树立-23-表表 7-1SBS 改性沥青技术标准和要求改性沥青技术标准和要求SBS(-C)检测项目单位技术要求实测值检测方法针入度（25,100g，5s）0.1m60-8068.5T0604针入度指数 PI，不小于/-0.4/T0604延度 5，5cm/min，不小于cm3044.5T0605软化点 T，不小于5580.0T0606135远动粘度，不大于Pa.s32.6T0625/T0619闪点，不小于230285T0611溶解度，不小于%99100T0607弹性恢复 25，不小于%

15、6596.0T0662贮存稳定性离析，48h 软化点差，不大于2.52T0661密度（25）g/cm3实测记录1.04TFOT（或（或 RTFOT)后残留沥青后残留沥青检测项目单位技术要求实测值检测方法质量变化，不大于%1.00.5T0610/T0609针入度 25，不小于%6064.5T0604延度 5，5cm/min，不小于cm2027.0T0605路用性能等级PG70-287.2 主要控制项目7.2.1 检测改性沥青针入度，针入度是表征沥青黏度的一种指标。针入度试验是一种量测沥青胶结料稠度的简单方法。改性沥青针入度较母体基质沥青降低一个标号等级（降低 20 左右）。加工过程中由于改性剂添

16、加量偏高会造成针入度偏下限，会不合格。针对此种情况，可以添加橡胶油来改善针入度。7.2.2 软化点是反映沥青感温性能的指标。现场加工改性沥青软化点跟稳定剂的添加量密切相关。较高的软化点，可以体现改性沥青优越的抗高温性能。粗型密级配混凝土车辙可以达到 10000 次以上。-24-7.2.3 弹性恢复率表征改性沥青的弹性恢复性能。良好的弹性恢复性能可以使沥青混合料保持良好的弹性，提高抗荷载变形能力。7.2.4 旋转薄膜试验主要检测改性沥青的抗高温老化能力。老化后延度可以很好的检验改性剂的质量。很多质量不达标，不合格的改性剂，老化后延度不合格。相反质量好的改性剂老化后延度损失非常小。7.2.5 改性

17、沥青的软化点衰减检测非常重要，应在 165恒温条件下检测 2h、4h、6h、8h、24h 及 48h 软化点，掌握改性沥青软化点变规律，如波动很大，或衰减明显，则应调整配方，重新试验。还应检测改性沥青冷却后再融化后的软化点，确保改性沥青的长期储存稳定性。8 安全措施安全措施8.1 在主要的沥青管道及导热油管道，悬挂防止烫伤标志标牌，提醒操作人员及配合工人防止烫伤。8.2 操作区域全封闭管理,禁止闲杂人员进入施工区域，生产操作人员必须穿戴防护用具，防止意外伤害的发生。8.3 每天开机前仔细检查各管道连接处,防止跑冒滴漏的发生。8.4 施工过程中，制定机械设备安全操作规程，并制成标牌挂于醒目位置，

18、并在施工中严格执行。8.5 进入场地的运输车辆必须由专人指挥，所有人员禁止在运输车辆后方或下方歇息停留。8.6 施工中禁止所有机械设备操作手擅离操作台，严禁用手触摸或用工具处理正在运转的机器。-25-8.7 沥青存放区域及改性沥青加工现场要配备消防设施，确保防火安全。9 环保措施环保措施9.1 成立对应的环境保护管理机构，在施工中严格遵守国家和地方的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对工程材料、废渣的控制和治理。9.2 将与环境保护有关的措施和方案向全体作业人员详细交底。9.3 现场产生的施工垃圾和生活垃圾集中堆放，然后由专人进行清理，运至指定废料场，做到工完料清。9.4 生产污水排放符合国

19、家及地方标准；节能降耗，减少浪费。10 资源节约资源节约10.1 设备安装前，做好所有管道的保温工作，可以减少加工过程中的热能损失，减少煤的消耗。10.2 现场改性沥青加工较以往成品改性沥青，减少中间冷却后加热融化的环节，减少煤的消耗。现场进场基质沥青为热沥青加工后的改性沥青温度满足施工需要，可直接拌和使用，减少二次加热。11 效益分析效益分析11.1 社会效益提高改性沥青质量可以使沥青混合料的路用性能得到很大改善。可以提高沥青路面的抗高温变形能力，低温抗裂性和耐久性。可以改善路面的行车舒适性，提高路面的使用寿命。11.2 提高路面耐久性，延长路面使用寿命，大大降低路面维修维护-26-资金的投

20、入，节约路面后期维护成本。12 工程实例工程实例该工法在 2013 年-2018 年间先后应用于银青高速公路 LM1 合同段、平罗联络线路面工程等多个高速公路建设项目。采用该工法共生产 SBS改性沥青 6 万余吨，铺筑改性沥青路面 120km，路面承载能力明显提升，现场检测抗车辙能力达到一万次以上，其他各项指标均符合规定要求，近 5 年来在多个建设项目的工程实例，进一步验证了该工法的可行性、实用性和可操作性。-27-附图附图 1现场加工改性沥青装置图现场加工改性沥青装置图沥青泵 1胶体磨基质沥青罐1基质沥青罐2基质沥青罐3基质沥青罐31#罐快速提示沥青温度至 1751802#罐将 SBS 与基质沥青搅拌均匀，使改性剂充分溶胀sbs 称量装置，通过螺旋按比例添加至 2#罐发育罐成品沥青罐 1成品沥青罐 2成品沥青罐 3成品沥青罐 4