全世界的筑路需求掀起了瀝青及石油其他成分的需求熱潮。同時,隨著蒸餾技術(shù)不斷提高,最終殘留物(瀝青)越來越少了,而道路交通量的增長和持續(xù)加重的道路負(fù)荷卻要求其有更好性能。
因此,提高瀝青質(zhì)量的唯一途徑就是利用某些添加劑。由于在當(dāng)時的屋頂材料工業(yè)中已經(jīng)在“在瀝青中加入某些塑性材料,以獲取更好性能”這一領(lǐng)域積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗。那么,最簡單的辦法就是利用已有的研究成果,并確認(rèn)其是否可用于筑路行業(yè)。20世紀(jì)初,人們開始將某些種類的添加劑加入到瀝青中去(第一種嘗試便是通過加入天然橡膠進(jìn)行瀝青改性),研究提高瀝青品質(zhì)性能的方法??茖W(xué)家們使用了各種類型的聚合物:SBS,EVA,EMA,以及PE。他們以此為基礎(chǔ),開始了道路用瀝青改性的研究。
1 生 產(chǎn)
聚合物改性瀝青的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)廣為人知并且是較為成熟的工藝。經(jīng)過首次在屋頂材料設(shè)備試驗之后,針對于道路應(yīng)用的一種特定技術(shù)也被開發(fā)出來?,F(xiàn)在,有許多種的工業(yè)設(shè)備可供選擇,用以進(jìn)行聚合物瀝青的改性。聚合物改性瀝青生產(chǎn)既可在精煉廠進(jìn)行,也可以在施工現(xiàn)場進(jìn)行。
聚合物改性瀝青生產(chǎn)主要采用兩種體系:連續(xù)生產(chǎn);分批次生產(chǎn)。
第一種生產(chǎn)方式只適用于線性SBS,為了可以將成品運送給承包商,此法主要被精煉廠采用進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
第二種生產(chǎn)方式主要被承包商所采用進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn),或是被某些商業(yè)公司采用進(jìn)行生產(chǎn),再賣給最終用戶。此法可適用于幾乎迄今所知的所有類型的聚合物。
無論采用哪種生產(chǎn)方式(連續(xù)或批次),聚合物改性瀝青加工設(shè)備的核心即是磨機。目前,市場上有好幾種磨機,雖然被用于聚合物改性瀝青的生產(chǎn),但是其主要是為其他領(lǐng)域的用途而設(shè)計的(例如食品、化工及木加工業(yè)等)。MASSENZA開發(fā)研制出自己設(shè)計的磨機,專為聚合物改性瀝青生產(chǎn)而設(shè)計,并被證實擁有在此領(lǐng)域中的極佳性能。另外,MASSENZA還開發(fā)了一套帶有可變速的磨機進(jìn)料泵的特別系統(tǒng),這樣,就使磨機徹底擺脫了還要起泵的作用的功能 磨機現(xiàn)在可以以全部功率進(jìn)行剪切工作 并且可以控制流量,可以保證磨機總是以最大輸出量工作。
注1:技術(shù)上,asphalt經(jīng)常作為bitumen的同義詞來使用;由此,我們提到的bitumen mix(bitumen binder)與asphalt mix(asphalt binder)均為相關(guān)物質(zhì)。
1.1 連續(xù)生產(chǎn)
熱瀝青與粉狀或碎屑狀態(tài)的聚合物一起,先被送入一個低速剪切的預(yù)混合罐中―此過程需要用非常精確和復(fù)雜的儀器來控制流量―在此過程中瀝青會“潮化”聚合物。預(yù)混合階段之后,瀝青/聚合物的混合物通過一個高速剪切磨機,獲得所要求達(dá)到的分散(混融)狀態(tài)。然后被送入特殊的存儲罐(帶有攪拌系統(tǒng),防止出現(xiàn)離析現(xiàn)象),所謂的熟化將在這兒發(fā)生。熟化時間根據(jù)瀝青的種類、聚合物的類型、高速剪切磨機的控制情況和流量情況以及瀝青的溫度的不同而會有所不同。
連續(xù)混合加工設(shè)備一般需要有很大的純?yōu)r青儲存量和幾個大的帶攪拌設(shè)備的改性瀝青成品儲存罐。
瀝青通過升數(shù)計數(shù)器或更為精確的質(zhì)量流量表(Corioli 系統(tǒng))進(jìn)入小的預(yù)混合罐。聚合物流量由一套帶失重計算誤差的稱量系統(tǒng)控制。
有時使用內(nèi)置管式靜態(tài)混合裝置來注射進(jìn)一些芳香族物質(zhì)來改變?yōu)r青的化學(xué)結(jié)構(gòu),以獲得更好的存儲穩(wěn)定性。
一臺可變速泵將瀝青/聚合物的混合物從與混合罐輸送給磨機。改變這臺泵(主泵)的轉(zhuǎn)速,純?yōu)r青和聚合物的進(jìn)料系統(tǒng)會根據(jù)主泵的變化自動調(diào)整進(jìn)給量(保持比例不變)。
泵給系統(tǒng)可通過PC或PLC來進(jìn)行控制,帶有特殊軟件,通過變頻器來改變泵的轉(zhuǎn)速。
這一套系統(tǒng)帶有一個或兩個磨機,即可達(dá)到10~40t/h的產(chǎn)量。
1.2 批次生產(chǎn)
批次生產(chǎn)方式帶有一個或更多的混合罐(一般為兩個),瀝青和聚合物按一定的量送入其中并進(jìn)行預(yù)混合,然后被輸送至高速剪切磨機,其經(jīng)過磨機的遍數(shù)可根據(jù)需要設(shè)定。(圖8、9、10、11)
為了獲得更好的效果,混合罐最好為方形截面,即是說混合罐的直徑或是寬度的尺寸應(yīng)與高度相同。為避免離析現(xiàn)象,混合罐內(nèi)應(yīng)裝備強有力的攪拌器,通過磨機前,渦輪葉片可以將質(zhì)量較輕的成分(聚合物)均勻混融到瀝青中。混合物所需的通過磨機的遍數(shù)可通過實驗室實驗測得。當(dāng)混合物最后一遍通過磨機后,成品可被輸送至瀝青拌和站或儲存罐或灑布車。
我們再一次強調(diào),設(shè)備的生產(chǎn)率是同許多因素密切相關(guān)的,例如,泵、磨機、混合罐的大小、型號;聚合物的種類、數(shù)量、大小,瀝青的相容性;加工過程中瀝青的溫度;自動或人工操作。根據(jù)實際的需求,有幾種不同的解決方案可供選擇。
為了提高產(chǎn)量,可在混合罐和磨機之間安裝一個可變速的泵,來保持磨機可以總以最大輸出量進(jìn)行工作。
由于精煉工藝的不同,某些國家的瀝青的氧化級配會有所不同;氧化的瀝青在穩(wěn)定性方面會存在一些問題。為了解決這些問題,需要用特殊的油或溶劑來對彈性體成分進(jìn)行預(yù)處理。此種情況下,設(shè)備需要裝備一個進(jìn)給泵和稱量裝置來加入這些成分。
2 聚合物改性瀝青的儲存和運輸
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