改性沥青生产及成品质量控制分析

摘要：随着改性沥青性能逐渐受到人们都认可，其在社会中的运用越来越多。而针对改性沥青生产过程的研究也在不断进行，目前已经基本实现了自动化生产。然而，改性沥青在现代城市建设中的重要性也使得其质量控制工作成为一项重点工作，其生产过程中必须采取一定的质量控制策略来保证其最终成品质量。本文对改性沥青及其改性原理进行了简单介绍，并分析了其连续性生产过程与自动化生产过程，进而针对其成品的质量控制策略展开探讨。

关键词：改性沥青；生产过程；质量控制

1引言

改性沥青是现代道路建设中道路路面的主流材料之一，其能够在极大程度上提升道路路面的性能，延长道路使用期限。但同时，改性沥青自身的生产制备过程与质量控制都是较为复杂的，这就需要我们对其进行深入研究，尤其要掌握好改性沥青生产的工艺程序及其中的要点，并了解其性能指标以便对其成品质量加以有效控制。此处就围绕改性沥青生产过程与成品质量控制展开相关探讨。

2改性沥青及其改性原理

改性沥青是一种沥青混合料，属于聚合物范畴。改性沥青实际上就是在沥青中添加橡胶、树脂、高分子聚合物、橡胶粉以及其他填料的改性剂从而使沥青的性能得到改良。经过改良后的沥青就变成了一种沥青混合料，拥有了更强的质量性能。可以说，改性沥青制作最主要的就是改性剂的添加。目前，改性沥青中所使用的改性剂根据其制备和成分不同可分成天然材料、人工材料、有机材料以及无机材料等。而在改性剂的添加技术上，则又有直接添加改性剂、添加掺加抗剥离剂以及添加抗老化剂等。各种混合技术都可以针对性的提升沥青的某一方面性能。而随着改性沥青技术的不断发展，现代改性沥青制备工艺也在不断完善与优化中，这就需要对此展开一定的研究。从改性沥青的改性应原理进行分析，沥青材料性能的变化主要是依靠改性剂本身的特性以及改性剂与沥青材料混合后对沥青结构与性质的改变来达到改性目的。例如在橡胶树脂类改性沥青中，其主要成分为SBS。这是一种苯乙烯—丁二烯—苯嵌段式聚合物。其本身的分子结构使得该材料具有较高强韧度与较高强度，同时在高温度下又会形成流体状态，这就使得该分子材料运用到沥青改性中能够使沥青材料在高温时的稳定性以及在低温时的抗裂性都得到明显提升。进一步从分子状态角度去分析SBS改性原理则可以发现SBS聚合物是以微米级粒子存在于沥青之中，同时很少一部分分子与分子链会溶解并分散在沥青内，而另外相当一部分大分子则以一种彼此缠绕、联结的溶胀状态分散在沥青材料中，从而使得这些不同的存在状态在转化过程中能够产生不同流变学规律与改性效果，而这就会进一步影响到沥青材料的性能。

3改性沥青生产过程分析

改性沥青的生产实质上就是要解决好改性剂的使用问题，并依据改性剂特性优化生产工艺。此处就结合SBS改性沥青的生产对其生产过程进行分析。3.1改性沥青生产的基本配置要求。改性沥青的生产需要有相应地设备支撑。其中所涉及的设备包含SBS与稳定剂称重系统、SBS料仓、控制电脑、高温沥青泵以及设备控制系统。SBS与稳定剂称重系统需要确保具备自动计量功能，用以对沥青进行配伍。SBS料仓需要依据沥青瞬时流速、总量进行输送速度与加入量控制。控制电脑需要能够显示与记录瞬时和累计流量并进行打印输出。高温沥青泵需要包含变频控制功能，以便对沥青流量与总量、生产速度等进行调控，从而可依据不同批次生产需求对总量进行设计。同时，改性过程中的助溶剂计量与泵送也需要由变频控制器进行控制，如此方能对其泵送流量与总量加以有效调控。现代自动化技术的发展也是的改性生产设备的自动化水平不断提升，因此在选择设备控制系统时要尽可能确保其具有良好的自动化控制性能，以便能够对生产过程中的生产速度、沥青与助溶剂流量与总量、改性剂与稳定剂重量与累积量、温度、压力、液位等进行自动化控制。3.2整机生产过程分析。在整机生产过程中，主要涉及生产前准备工作、连续生产过程控制以及自动化生产过程控制三方面内容。3.2.1生产前准备工作。在改性沥青生产过程中，生产前的准备是必不可少的一环。首先，生产之前需要对各种设备进行预热，保证设备能够处于最佳生产状态，避免预热不足而在生产过程中对设备零部件造成损伤。其次，要对控制系统、沥青泵、搅拌器、胶体磨、液位仪、温度仪表、压力仪、电流表等进行严格检查，确保所有设备都能够处于正常状态。再次，根据所生产的改性沥青类型进行相关参数设置，如生产总量、生产速度、液位、各种添加剂的配比、温度、压力、液位、搅拌时间等。最后，要对各种管线进行提前设定，保证其科学合理性。3.2.2连续生产过程。连续生产过程主要是依靠已经设定好的生产量、生产速度、配比及相关工艺参数在自动化设备的控制下进行连续生产作业。其实际生产工艺流程为以下几点。（1）升温操作。主要是将基质沥青在升温罐与换热器中提升到生产所需温度。（2）改性材料的混合。该过程主要是利用混合罐、发育罐进行沥青、改性剂、助溶剂、稳定剂等按照剂量进行混合。其具体操作流程为：先利用自动开启阀门与沥青泵进行沥青的泵送，然后再通过沥青流量计量对沥青泵的转速进行调节使之逐渐达到预定的生产速度。在其液位快达到混合罐一半液位时依次开始启动搅拌电机、星形喂料器电机上料器电机等，并同时向混合罐中添加改性剂与稳定剂。随后利用电子秤进行相关助剂重量的计量并对星形喂料器转速加以调节。（3）进行胶体磨研磨操作。该过程主要是通过开启胶体磨与沥青泵来使材料进入发育罐，然后再通过调节沥青泵转速以及混料罐液位来稳定液位以保证符合连续生产要求。在液位达到罐体三分之一时会进一步打开搅拌电机，随后在液位逐渐达到最大设定值时再依次将上述打开的各种设备关闭掉。（4）进行改性材料发育。在该生产过程中，需要选择好发育罐与沥青管路，然后在液位上升到一定高度后就可以进行发育搅拌。当发育罐生产量达到预定要求时，就需要对搅拌时间进行计算，在到达搅拌时间并发出报警后关闭相关设备。在该阶段，发育罐中的温度是十分关键的，这需要通过智能仪表设备对其温度进行严格控制。通常情况下发育罐内温度需要维持在170℃以上，并保证发育不少于2小时。最后在检验合格之后就可以利用沥青泵将改性沥青成品泵出。3.2.3自动化生产过程分析。自动化生产过程是将整个连续的改性沥青生产过程以一种自动化程序来完成，从而在最大程度上提升生产效率，减少人工生产的巨大人力投入。自动化生产主要包含以下程序。（1）对基质沥青进行升温。在自动化生产程序启动后，第一部工作就是启动升温罐内的沥青泵对输送的沥青进行升温。这个过程中沥青泵送会由升温罐根据沥青液位进行自动控制。罐内通过设置浮球来对其液位高限进行控制。同时升温过程会根据提前设定好的温度上、中、下限对沥青温度进行自动检测，并依据温度情况自动调节火力大小，从而使沥青温度能够维持在生产要求温度。（2）进行混料配比与搅拌。该过程与连续生产过程中的相关环节类似，只是其生产以一种自动化状态进行操作。首先开启混料罐沥青泵并通过变频调节来控制沥青流速。在混料罐液位达到一定程度后就会自动进行搅拌，在此过程中还会根据液位不断添加SBS材料。此外，该过程中设备会根据基质沥青流速与事先设定好的配比来自行调节喂料速度，从而配比的良好恒定性。（3）进行过磨生产。该过程主要是胶体磨研磨的自动化操作。在搅拌液位达到设定液位时，胶体磨研磨系统就会开启并对混合材料进行过磨操作。在此过程中生产泵始终保持自动化调节，从而使混料罐内的液位能够始终保持在最佳状态以确保过磨操作的稳定性。由于自动化系统具有自动监测功能，因此能够对过磨程序进行严格监测，一旦出现异常则会进行报警，如此可以最大程度上确保该过程生产的安全性。（4）自动化下料操作。在自动化生产中，SBS下料的操作也是自动化进行的，其主要通过两料仓交替称重来实现自动化下料，期间会对改性添加进行自动计算，然后根据SBS配比来对喂料进行实时变频调节，从而确保其各种添加剂的配比能够始终满足生产工艺要求。（5）自动化结束生产。在上述各生产程序完成之后且质量达到要求，其混料罐基质泵就会自行停止工作。同时由于生产过程停止之前已经将添加料完成，所以预留的沥青可以对管线进行冲洗。同时混料罐将所有沥青都泵送完成后就会自动将相关设备关闭掉，从而完成上述一系列自动化生产过程。（6）自动化发育搅拌操作。在上述一系列程序完成后，就可以开始下一步的自动化发育搅拌过程。该过程中发育搅拌会根据罐内液位情况自动启动搅拌，同时发育搅拌的过程利用液位变送器与浮球液位计进行同时控制，能够最大化的保证生产稳定性，避免出现溢罐问题。除自动化启停外，发育搅拌过程还必须能够依靠人工进行启停干预，如此在遇到故障问题时则可以人工对发育搅拌过程进行中断。

4改性沥青成品质量控制策略

由于改性沥青生产过程复杂，且不同场景下使用的改性沥青其性能要求也各不相同，这就需要在生产过程中对改性沥青成品进行必要的质量控制。具体而言，改性沥青成品质量控制可以采取以下几方面策略。4.1明确改性沥青的性能指标。改性沥青成品质量控制的指标主要涉及改性剂剂量与相关关键性控制指标。对于改性沥青而言，其性能本身与基质沥青就存在较大差异，所以针对其质量实施评价的指标也必然有所不同。其中改性剂剂量就会在一定程度上影响改性沥青的性能，不同的剂量其最终改变的沥青性能也是存在差异的。对此，在生产过程中就需要根据实际需求科学确定改性剂剂量，然后再根据改性剂使用剂量来进一步确定改性沥青的软化点、黏度、延度等关键性指标。而这些关键性指标恰恰就是成品质量控制中需要予以高度关注的。一般而言，生产过程需要严格按照改性沥青软化点衰减、5°延度以及135°黏度指标来对沥青成本质量进行控制，同时对生产过程中改性剂的剂量、各项操作都按照规定进行控制，如此方能最大限度的保证改性沥青性能。4.2实施动态性、过程性质量管控。改性沥青成品的质量控制是一项系统性工作，其需要将质量控制全面渗透到改性沥青生产的全过程中，如此就形成了对沥青质量的动态化、过程性管控。这种管控思路有助于从源头起就对各个环节进行严格把控，确保材料质量与生产过程中各项操作的规范性。同时，改性沥青本身的检验周期较长，所以其最终结果出来时可能已经进行了大量生产，如果成品检测质量存在问题，则意味着之前的生产都将失去意义。所以，过程性、动态化的控制也有利于及时发现生产中存在的问题，从而减少返工和材料浪费问题。具体而言，改性沥青的动态性、过程性质量控制需要做好以下几方面工作。一是要严格把控改性沥青的生产中材料配比的试配工作。配比试配是影响最终改性沥青成品质量的关键，也在一定程度上影响整个生产流程的设计。因此在前期准备工作阶段就需要对此项工作进行严格把关。具体而言，生产之前要科学确定出生产中的稳定剂及其掺量，然后进行严格的技术检验并在此过程中找到稳定剂及其掺量间的关系，从而为后续沥青成品质量检测提供依据。二是要对生产过程中研磨的充分行性进行把关。这是因为研磨过程会对其产品成品的最终质量产生较大影响，所以这也是质量控制的重要内容之一。一般情况下，SBS类型的改性沥青其生产中的研磨时间应保持在30min以上。同时由于研磨过程会受到研磨设备的影响，所以还需要对胶体磨的性能进行把控，保证其能够承受高温、高压下运转的压力。此外，研磨过程中物料的均混粒度与胶溶效果也是影响研磨的关键，所以质量控制中也必须对此项工作进行严格控制。最后，则需要对研磨之后的继续发育搅拌时常进行控制，如SBS类型改性沥青的发育时间一般不能少于30min。三是进行改性剂检查。该检查内容主要针对的是改性剂的分布状态与细度。这是因为改性剂状态也会影响改性沥青最终成品质量。实际检测中需要利用荧光显微镜作为检测设备，并按照标准对改性剂在沥青中的分散情况进行检查。一般情况下改性剂分布状态应以均匀、稳定分散为基本要求，且在沥青中不存在结团或呈现絮状的问题。四是要严格按照相关技术规范对改性沥青的各项关键指标进行严格检查。这期间以试验检测为主。该方法能够对生产过程的质量情况进行初步判断，从而为保证后续大规模生产的质量起到促进作用。

5结束语

综上所述，改性沥青在现代公路建设中的广泛使用使得其成品的质量控制工作越来越重要。而为保证改性沥青的生产质量，一方面要明确好改性沥青的相关关键指标如改性剂剂量、延度、软化点等，另一方面则需要对整个生产过程对照相关技术标准与规范进行严格把关，实施动态化、过程性的质量控制，如此方能最大程度上保证改性沥青生产质量与性能，从而使该材料能够对现代城市建设发挥更大作用。

参考文献：

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[3]陆明强,蒲旭斌,黄靖坚.SBS改性沥青生产过程中的质量控制因素[J].当代化工研究,2018(2):73~74.

作者:王妍 单位:四川建筑职业技术学院