现场还是工厂
中国沥青路面使用改性沥青之初就是在现场加工改性。随着近年来工厂化加工改性沥青的普及,使得现场加工改性沥青是否可行变成了一个值得讨论的问题。
沥青改性原理
以下均以使用最为广泛的SBS改性沥青为例说明。首先,SBS在基质沥青中吸收轻质油份而溶胀,然后,在高温拌和及高温剪切或者研磨下使SBS以分子的状态在基质沥青中均匀分散,达到均相结构,最后添加稳定剂,使SBS分子之间发生交联反应,离散的SBS分子在基质沥青中形成了一个立体网络结构,使改性剂与基质沥青形成立体的互穿网络结构,SBS得以稳定存在而不离析,从而达到对基质沥青的改性目的,大大的提高沥青的高低温性能。
沥青改性工艺
现场加工与工厂加工改性沥青一般都要遵循以下步骤:第一步搅拌为配料段,缓慢升温,SBS吸收沥青中的轻质油份,不断溶胀。第二步剪切为分散段,通过物理的强剪切或者研磨式的SBS碎化,细化,分散均匀,SBS以单分子或分子集合的形式存在于沥青基体中,从而能够起到对基质沥青改性的效果。第三步搅拌为发育段,高温下SBS中B(丁二烯段)的双键打开,形成活性自由基,通过添加稳定剂,分子与分子之间形成交联结构,体系形成三维立体网络结构,从而达到改性沥青的目的,改性后的沥青性能增加,存储稳定。
改性沥青核心质量指标及保证
综合各类文献内容,归纳SBS类改性沥青核心质量指标如下:
第一,分散后改性沥青SBS颗粒细度要求达5μm以下。如果改性剂SBS被分散得越细且溶胀程度越大,表面吸附的沥青分子数就越多,则质量越好。目前,胶体磨法多用于工厂加工,高速剪切法即可用于工厂也可用于现场改性,文章配图即为工厂加工使用的高速剪切设备,该设备占地不大,亦可用于现场加工。因此,无论是工厂加工设备与现场加工设备,均可保证SBS分散颗粒细度要求。
第二,对应改性沥青的不同指标,SBS改性剂有最低掺加量要求。严格按照操作规程,工厂加工与现场加工均可保证SBS改性剂的最低掺加量。
第三,储存稳定性。在改性沥青工作周期内,基本不发生离析。改性沥青的储存稳定性主要靠添加稳定剂实现。工厂加工必须添加稳定剂;现场加工如是随产随用,可不必使用稳定剂,如需储存,则必须添加改性剂。严格按照操作规程,工厂加工与现场加工均可保证改性沥青的储存稳定性。
现场加工与工厂加工的对比分析
根据房建宏的研究,现场加工与工厂加工改性沥青的对比分析如下:
现场加工改性沥青
优点:现场加工工艺中,改性沥青设备与拌和楼直接对接,生产出来的改性沥青在成品罐发育好经检验合格后即输入拌和楼直接使用,改性沥青性能稳定。缺点:由于改性沥青设备分散到每个拌和站加工,设备总投入大,生产成本高。
优点:改性沥青现场加工随时使用性能稳定,避免成品改性沥青长时间运输和贮存过程中发生的离析和性能衰减,确保产品质量。缺点:每个拌和楼对接一台设备,一套人员及实验设备。
优点:现场加工可以对用于加工改性沥青的每车基质沥青进行指标及“指纹”检测,通过性能指标分析,确定基质沥青质量,杜绝使用“贴牌沥青”及“掺配调和沥青”,做到改性沥青质量源头可控,避免基质沥青以次充好。由改性沥青加工企业监督基质沥青供应商,是最好方式,由于在现场加工,质监站、业主、监理、施工单位可以从进料、加工、出厂等各个环节全过程监控,公开透明,SBS改性剂的掺量直接决定着改性沥青质量的好坏,工厂改性常见做法之一是利用高分子化学技术显著降低SBS改性剂的掺加量,导致路面长期性能、耐久性下降。现场改性由于可以全过程监控,可以对SBS掺加量进行有效控制,以保证路面质量。缺点:各个单位严格把关,不能够以次充好,不用使用业主指定外的其他沥青及材料,企业利润低。
工厂改性沥青加工
优点:由于改性沥青集中加工,设备总投入少,生产成本低。缺点:改性沥青的运输受保温技术及运输能力影响,辐射半径通常只有三四百公里。
优点:可以集中供应。缺点:运输时间增长,这样就带来了改性沥青的温度降低、产品离析,到工地后存在二次加热产品加速老化、离析、质量急剧下降等诸多问题。
优点:各种沥青及相关短暂提高指标的材料均可以加入,降低企业成本,增加企业利润。运输到现场的SBS改性沥青以成品的形式出现,很难对其中的基质沥青及SBS改性剂等核心成分进行核查,结果很容易导致沥青产品的“三聚氰胺”事件发生(如:通过掺入部分低价劣质沥青,或者采用添加化学改性剂降低SBS的使用量使改性沥青的指标虚高等,最终的结果是改性沥青的指标虽然符合但改性沥青的路用性能极差),将会给整个沥青路面质量造成致命的影响。
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