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知识点 | 改性沥青技术与工艺研究

发布日期:2020/1/15 6:48:56 访问次数:5

摘要
  1. 改性沥青介绍

  2. SBS改性沥青

  3. SBS改性沥青生产工艺

  4. 改性沥青指标在应用的意义


1.什么是改性沥青


改性沥青是指在基质原料沥青中添加一定量的高分子聚合物,以及其它少量添加剂,从而使沥青性能行得到改善的沥青混合物。主要有SBS、SBR、EVA和PE等几种类型,目前广泛应用的是SBS改性沥青。



改性沥青的优点及种类


优点


耐高温,抗低温,适应性强

韧性好,抗疲劳,增大路面承载能力

抗水、油和紫外线辐射,延缓老化

性能稳定,使用寿命长,降低养护费用


种类


SBS         85%

SBR          5%

TLA          5%

PE            2%

其它         3%


2.SBS改性沥青


SBS改性沥青的组成


基质沥青:60/80、80/100

SBS改性剂

稳定剂

添加剂



原理:


我们要优选沥青、SBS改性剂及添加剂,通过物理或化学的手段,使用SBS充分地与沥青相溶并形成稳固的网状结构。


我们的工作明确了:选择优质原料,采用适当的生产工艺使用SBS充分地与沥青相溶并形成稳固的网状结构。


根据不同要求优选原料


随着交通量日益加大,极端天气越来越频繁,对于路面重要组成部分的沥青要求也越来越高。



什么是沥青


沥青是指天然固态品或经石油蒸馏后的馏出物,可分为二类:


天然沥青(“湖沥青/岩沥青”)存在于特定的地质条件下,一种类似于重油的物质,如特力尼达湖,委内瑞拉的“油砂”,加拿大的阿萨巴斯卡湖周围等。


石油沥青:油或石油的馏出物(“底油或罐底”)。


通常采用直馏法、吹氧法或其它特定工艺加工。


沥青的几种生产方式:直馏沥青(中间结合半氧化装置)溶脱调和沥青地方厂沥青质(或50#沥青)和相溶剂的合沥青。


常压渣油转为沥青



沥青,被描述为,一种受油份“溶胀”的沥青质胶团


被称为“沥青质”的高分子量烃类化合物, 及其保护层“胶脂”, 分散在油类介质中-树脂和油分-称为“软沥青质”。



沥青的物理性质取决于:

-沥青质的集中度

-沥青质颗粒的大小以及性质

-软沥青质的性质


沥青质量取决于原油来源以及生产工艺


-生产沥青的关键是原油的选择,主要选择环烷基原油和蜡含量较低的中间基原油或稠油。

-世界各地生产的近1500种原油中,只有260种适合于制造石油沥青,在调和和氧化工艺的配合下可以扩大到600多种,这些原油的产地主要集中中美国、中东、加勒比海周围和俄罗斯。

-中国生产的原油大半都是石蜡基原油,中间基和环烷基原油占比较低。



沥青组分与性能的关系



芳香分和沥青质含量与改性沥青性能的相关性


SBS对不同品种基质沥青改性前后性能指标对比


选择什么样的基质沥青非常重要


-不同的基质沥青经相同的SBS改性后,其改性沥青的性能不尽相同。

-选择适宜的沥青进行改性:易于生产,改性沥青指标容易控制,加工成本低、改性沥青产品质量稳定。

-选择不易改性的沥青进行改性:生产困难,改性沥青指标难控制,加工成本相对较高、改性沥青产品质量会波动。



SBS改性剂


-什么是SBS


SBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,是以苯乙烯、丁二烯为单体的三段共聚物,兼有塑料和橡胶的特性。


-种类:


主要有线型和星型两种,现在也有星线复合及改变嵌段比的产品出现。



不同改性剂性能:



添加剂


用量少,对改性沥青指标和路用性能有提高的物质


目前应用在改性沥青上的添加剂种类较多,按用途分大致有:

-改善高温性能如:软化点、PG高温等级;

-改善低温性能如:低温延度、PG低温等级;

-改善稳定性如:贮存稳定性(48h离析)、指标衰减。


3.SBS改性沥青生产工艺


改性沥青生产方法


改性沥青从生产方式上分大致两种:现场改性和工厂改性

-现场改性:简便/成品改性沥青无法运送到现场/现场没有改性沥存贮设备/对现场改性的设备和管理在足够的信心

-工厂改性:品质有保证/成品改性沥青可以运送到现场/现场有改性沥青沥存贮设备/认为生产设备与改性沥青品质有较大关系


改性沥青从生产工艺上分:直接混溶法、母料法、溶剂法、乳液法



4.改性沥青指标在应用的意义


改性沥青各项指标


普通指标测试:针入度, R&B 软化点,延度,粘度, 闪点,密度......


老化指标测试:薄膜烘箱试验, 旋转薄膜烘箱试验......


检测项目与沥青实际性能的相关性


传统指标:

针入度—沥青的软硬程度

针入度指数—沥青的温度敏感性

软化点—高温性能(注意:倒样温度)

5C延度—低温性能

粘度—施工和易性/路面的稳定性

弹性恢复—抗疲劳性能


薄膜老化实验(TFOT):

-模拟沥青经过热拌和楼后的状态预测沥青经热混合料拌和后及铺筑到路面上的性质

-预估蒸发损失,预测拌和安全性能


离析—均匀稳定性,储存时相态均一(要求:上下软化点差<2.5C )

失败:储存时不能停止搅拌;聚合物与沥青分离;影响沥青和路用性能



SHRP沥青胶结料规范


Grading System Based on Climate (Temperatures in °C)基于气候温度的分级系统(温度,℃)



沥青胶结料试验程序


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