雷 勇，郭维亮，费恒志

中海沥青(泰州)有限责任公司 （江苏 泰州 225300）

沥青性质是影响沥青路面使用寿命和服务性能的重要因素之一。提高沥黏度、增强沥青弹性恢复能力无疑将有助于强化沥青对集料的黏结、减小沥青混合料塑性变形，进而提高沥青混合料的高温稳定性、耐疲劳性能和水稳定性。因此，以SBS改性沥青为代表的改性沥青已在我国高速公路建设中得到广泛应用。但对于某些特殊工程，如重载交通道路、桥隧道路以及机场道面，需要采用具有更高黏度、更高弹性恢复的特种改性沥青[1]。

特种I-D SBS改性沥青有助于解决重载交通沥青路面车辙、开裂、水损坏等问题。同时，可满足桥隧、机场跑道等特殊工程的铺装要求。为了使产品质量进一步稳定，开展了改性沥青的生产技术与质量控制。

1 特种I-D改性沥青生产技术

1.1 改性沥青生产工艺

特种I-D SBS改性沥青的生产技术主要采用传统的胶体磨剪切、溶胀发育生产工艺，其生产工艺流程见图1。

其生产过程为：基质沥青通过高温罐加热后进入反应釜，在搅拌下逐渐加入SBS改性剂等，在一定温度条件下溶胀一定时间后，经过道维施高速胶体磨的研磨、剪切作用，将SBS均匀分散到沥青体系中，再经过发育，形成稳定的SBS改性沥青体系。

图1 SBS改性沥青生产工艺简图

根据JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》对 SBS改性沥青的技术要求[2]。 与普通I-D改性沥青相比，特种I-D改性沥青的软化点明显提高，延度指标同时改善，这表明这种沥青具有良好的高温稳定性，有利于提高路面的抗车辙能力。同时，这种改性沥青的薄膜烘箱老化后5℃延度为25cm，表明其具备低温柔韧性和抗低温开裂能力。另外，其135℃动力黏度3Pa·s，可满足沥青混合料生产过程中和易性要求。

1.2 SBS改性剂

SBS属热塑性橡胶类改性剂，是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段的共聚物，从结构上分线性和星型，作为道路沥青改性剂，可明显提高基质沥青的高低温性能，降低温度敏感性，增强耐老化和耐疲劳性能，从而提高沥青路面的使用性能。

1.3 稳定剂

为了保证改性沥青产品的储存稳定性，通常在SBS改性沥青发育过程中添加一些稳定剂，来改善SBS改性沥青体系的稳定状态，延长储存时间。一般添加量在0.25%～0.3%之间。

1.4 改性沥青生产设备

采用的核心设备是美国道维施胶体磨，每小时加工能力30～40t。道维施胶体磨在国内改性沥青的生产中剪切效果好，运行平稳，故障率低，应用广泛。

2 特种I-D改性沥青质量控制

2.1 原材料的质量控制

沥青的改性效果的好坏是有基质沥青和SBS的配伍相溶性紧密相关的，相溶性好，改性后的效果就好。在SBS改性沥青的制备过程中，SBS与沥青在热状态下混合后，SBS的端基产生软化,并产生一定的流动，中基则吸收沥青中的油分并形成体积增大许多倍的海绵状材料。在较高的加工温度下，首先SBS改性剂分子链变得更加舒展，自由体积增大，同时基质沥青中的轻组分如软沥青质等进入改性剂网络后使得改性剂分子链间距增大。其中的软沥青质一方面起到增塑作用使改性剂的力学性能发生改变；另一方面改性剂吸附基质沥青中的轻组分后而产生溶胀，在两相界面上使高分子的舒展程度进一步增大。根据相似相容原理,在其界面上改性剂浸润、吸附部分组分相似的沥青形成一定厚度的表面吸附膜,使SBS改性剂与基质沥青的界面性质逐渐产生过渡，形成良好的过渡结合，即SBS与基质沥青产生良好的相溶作用[3]。

制备过程中SBS的溶胀作用至关重要，如果溶胀效果不佳，SBS与基质沥青不能很好相溶，难以形成稳定的改性沥青产品。通常改性沥青的溶胀与作用时间、温度、沥青和改性剂的性质及相对用量等都密切相关。原辅材料的质量控制主要体现在以下方面：

1）原料基质沥青，采用自产的AH-70重交沥青，各项指标必须达到要求，并实现专罐专贮，防止其他牌号的沥青污染，每次收原料前都确保原料沥青化验合格后，方可作为生产原料备用。经过实验室对基质沥青和SBS相容性的试验分析，采用该AH-70沥青能够与LG型号某种SBS很好相溶。

2）SBS改性剂，每批次的产品质量是有差异的，因此对每批次的SBS进行编号，送货前先邮寄小样,进行实验室改性沥青小试，检查SBS与沥青的改性效果，达到要求的SBS方可使用。经过对不同批次的SBS进行分子量检测，确定了对应合格SBS的相对分子量约在11～13万之间。

3）另外，还添加一定量的相溶剂，用于改善沥青与SBS的相溶效果，同时用于SBS改性沥青产品的针入度调整。

2.2 生产过程质量控制

根据JTG F40-2004中对I-D的技术要求，软化点要求大于 60℃，针入度 40～60（1/10mm），5℃延度大于20cm，但目前市场上，尤其是湖南湖北的客户要求软化点大于75℃，针入度50～60（1/10mm），5℃延度大于25cm，部分客户要求更苛刻，因此对于生产的质量控制更加精细。主要从以下几个方面进行I-D产品质量的生产控制：

1）SBS添加量的控制：SBS改性剂的添加量直接决定SBS改性沥青产品的质量。表1选取了不同的SBS添加量，得出对产品的影响结果。

从表1可以看出，随着SBS改性剂的增加，产品软化点的上升比较明显，要达到JTG F40-2004对I-D产品的要求，只要SBS添加量大于4.0%，软化点就能基本达标，但要满足特殊用户软化点大于75℃的要求，需要提高SBS添加量到4.8%以上。同时，要改变相容剂的添加量来改善针入度，但又不能影响延度的指标。为了改善I-D改性沥青60℃动力黏度，筛选了一种沥青添加剂，能有效提高改性沥青的性能指标，添加量0.3%～0.5%。

2）研磨的控制：为了提高改性沥青的产量，采用了母液法生产，即胶体磨研磨时的SBS添加量比产品的平均添加量要高，进入发育罐后再用基质沥青稀释。但母液的浓度要进行适当控制，浓度太高会增加磨机的负荷，影响道维施胶体磨设备的使用寿命。生产中采用控制母液的SBS比例在7.5%～10%。研磨的次数相当重要，研磨后的改性沥青样品制作成涂片在100倍的显微镜下观察，白色点状物直径在5mm以下，且均匀分布在沥青中，基本判定合格，一般经磨机研磨至少两遍才能达到要求。图2为显微镜观察效果图[4]。

表1 不同SBS添加量的改性沥青小试产品检测结果

图2 SBS在改性沥青中的分布图

3）温度的控制：基质沥青的温度一般控制在170～175℃进入反应釜加料，研磨温度在175℃左右，这样可以缩短改性剂在沥青中被熔融、打散的时间，通过研磨的速度就快，保证磨机的正常运转。温度过低，改性剂在沥青中初混不均，易造成设备损坏；温度过高，沥青易老化，造成产品不合格。

4）溶胀和发育控制：以往生产SBS改性沥青都是在研磨前进行溶胀，研磨后进入发育罐发育。生产过程中采用了进入发育罐进行溶胀发育，发育罐温度一般控制在180～185℃，而且要启动立式搅拌器不停搅拌，改善溶胀发育的效果，其中加入0.25%～0.3%是稳定剂，直至产品各项性能达标[5]。

3 结语

特种I-D SBS改性沥青的生产过程中重要的质量控制指标有基质沥青的质量、辅助材料如SBS、相容剂、稳定剂等质量和添加比例、生产操作工艺参数如温度、发育时间等。

通过对原辅材料的质量控制和生产过程在的工艺技术控制，达到了提高I-D SBS改性沥青质量的效果。

特种I-D SBS改性沥青的生产要求明显比ID SBS改性沥青的生产要求要高，尤其是原材料的选择，SBS改性剂的添加量要显著高于普通I-D产品的用量。生产的特种I-D SBS改性沥青产品各项指标均能达到JTG F40-2004规范的要求和特殊客户产品质量的需求。

[1]沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].

[3]郝培文.改性剂SBS与沥青相容性的研究[J].石油炼制与化工,2001,329(5)：54-56.

[4]徐建波,陈建和.SBS改性道路沥青[J].石油沥青,1999,13(4):25-34.

[5]丛玉凤 廖克俭 翟玉春,等.SBS改性沥青生产工艺参数的考察[J].石油化工高等学校学报 2005,18(2)：32-34.