聚合物改性沥青生产工艺及设备

全世界的筑路需求掀起了沥青及石油其他成分的需求热潮。同时，随着蒸馏技术不断提高，最终残留物(沥青)越来越少了，而道路交通量的增长和持续加重的道路负荷却要求其有更好性能。
　　因此，提高沥青质量的唯一途径就是利用某些添加剂。由于在当时的屋顶材料工业中已经在“在沥青中加入某些塑性材料，以获取更好性能”这一领域积累了相当的经验。那么，最简单的办法就是利用已有的研究成果，并确认其是否可用于筑路行业。20世纪初，人们开始将某些种类的添加剂加入到沥青中去(第一种尝试便是通过加入天然橡胶进行沥青改性)，研究提高沥青品质性能的方法。科学家们使用了各种类型的聚合物：SBS，EVA，EMA，以及PE。他们以此为基础，开始了道路用沥青改性的研究。
　　1　生　产
　　聚合物改性沥青的生产技术已经广为人知并且是较为成熟的工艺。经过首次在屋顶材料设备试验之后，针对于道路应用的一种特定技术也被开发出来。现在，有许多种的工业设备可供选择，用以进行聚合物沥青的改性。聚合物改性沥青生产既可在精炼厂进行，也可以在施工现场进行。
　　聚合物改性沥青生产主要采用两种体系：连续生产；分批次生产。
　　第一种生产方式只适用于线性SBS，为了可以将成品运送给承包商，此法主要被精炼厂采用进行大规模生产。
　　第二种生产方式主要被承包商所采用进行现场生产，或是被某些商业公司采用进行生产，再卖给最终用户。此法可适用于几乎迄今所知的所有类型的聚合物。
　　无论采用哪种生产方式（连续或批次），聚合物改性沥青加工设备的核心即是磨机。目前，市场上有好几种磨机，虽然被用于聚合物改性沥青的生产，但是其主要是为其他领域的用途而设计的（例如食品、化工及木加工业等）。MASSENZA开发研制出自己设计的磨机，专为聚合物改性沥青生产而设计，并被证实拥有在此领域中的极佳性能。另外，MASSENZA还开发了一套带有可变速的磨机进料泵的特别系统，这样，就使磨机彻底摆脱了还要起泵的作用的功能 磨机现在可以以全部功率进行剪切工作 并且可以控制流量，可以保证磨机总是以最大输出量工作。
　　注1:技术上，asphalt经常作为bitumen的同义词来使用；由此，我们提到的bitumen mix(bitumen binder)与asphalt mix(asphalt binder)均为相关物质。
　　1.1　连续生产
　　热沥青与粉状或碎屑状态的聚合物一起，先被送入一个低速剪切的预混合罐中―此过程需要用非常精确和复杂的仪器来控制流量―在此过程中沥青会“潮化”聚合物。预混合阶段之后，沥青/聚合物的混合物通过一个高速剪切磨机，获得所要求达到的分散（混融）状态。然后被送入特殊的存储罐（带有搅拌系统，防止出现离析现象），所谓的熟化将在这儿发生。熟化时间根据沥青的种类、聚合物的类型、高速剪切磨机的控制情况和流量情况以及沥青的温度的不同而会有所不同。
　　连续混合加工设备一般需要有很大的纯沥青储存量和几个大的带搅拌设备的改性沥青成品储存罐。
　　沥青通过升数计数器或更为精确的质量流量表（Corioli 系统）进入小的预混合罐。聚合物流量由一套带失重计算误差的称量系统控制。
　　有时使用内置管式静态混合装置来注射进一些芳香族物质来改变沥青的化学结构，以获得更好的存储稳定性。
　　一台可变速泵将沥青/聚合物的混合物从与混合罐输送给磨机。改变这台泵（主泵）的转速，纯沥青和聚合物的进料系统会根据主泵的变化自动调整进给量（保持比例不变）。
　　泵给系统可通过PC或PLC来进行控制，带有特殊软件，通过变频器来改变泵的转速。
　　这一套系统带有一个或两个磨机，即可达到10～40t/h的产量。
　　1.2　批次生产
　　批次生产方式带有一个或更多的混合罐（一般为两个），沥青和聚合物按一定的量送入其中并进行预混合，然后被输送至高速剪切磨机，其经过磨机的遍数可根据需要设定。（图8、9、10、11）
　　为了获得更好的效果，混合罐最好为方形截面，即是说混合罐的直径或是宽度的尺寸应与高度相同。为避免离析现象，混合罐内应装备强有力的搅拌器，通过磨机前，涡轮叶片可以将质量较轻的成分（聚合物）均匀混融到沥青中。混合物所需的通过磨机的遍数可通过实验室实验测得。当混合物最后一遍通过磨机后，成品可被输送至沥青拌和站或储存罐或洒布车。
　　我们再一次强调，设备的生产率是同许多因素密切相关的，例如，泵、磨机、混合罐的大小、型号；聚合物的种类、数量、大小，沥青的相容性；加工过程中沥青的温度；自动或人工操作。根据实际的需求，有几种不同的解决方案可供选择。
　　为了提高产量，可在混合罐和磨机之间安装一个可变速的泵，来保持磨机可以总以最大输出量进行工作。
　　由于精炼工艺的不同，某些国家的沥青的氧化级配会有所不同；氧化的沥青在稳定性方面会存在一些问题。为了解决这些问题，需要用特殊的油或溶剂来对弹性体成分进行预处理。此种情况下，设备需要装备一个进给泵和称量装置来加入这些成分。
　　2 　聚合物改性沥青的储存和运输