克拉玛依沥青改性工艺对比研究

随着社会经济的快速发展，机动车保有量和车辆载重逐年攀升，对公路路面材料的质量要求日益严格，重交沥青的性能指标已无法满足重载路面的需要。与重交沥青相比，SBS改性沥青具有优异而均衡的高低温性能和抗老化能力，已成为高等级公路特别是高速公路建设的必备材料。

以克拉玛依九区稠油为原料生产的克拉玛依沥青，蜡含量低，具有优异的低温性能和抗老化性能，在中国公路建设中得到广泛应用，是西北地区沥青的主要组成部分。但克拉玛依重交沥青中沥青质和芳香分偏低，与SBS改性剂相容性较差，化学配伍亲和能力不足，与SBS共混形成的SBS-沥青体系在高温储存时稳定性差，难以通过常规的湿法工艺制备得到储存稳定的改性沥青产品。另外，克拉玛依沥青较低的沥青质含量导致其制备的改性沥青的软化点等高温性能指标难以满足工程需要，容易出现车辙等病害。干法工艺将沥青、改性剂、集料在拌和阶段一同加入拌和楼，在高温和石料的快速挤压作用下完成沥青的改性。与湿法工艺相比，干法工艺省去了成品改性沥青的制备过程，能避免常规改性工艺难以解决的改性剂离析分层、热储存性能指标衰减等问题。该文评价干法工艺对克拉玛依沥青的适用性。

1 试验方案

1.1 试验原料

采用克拉玛依90#沥青，其各项指标均符合JTG F40-2004的要求，其中表征高温性能的软化点和表征低温性能的延度均远超标准要求，说明其具有良好的高低温稳定性；蜡含量为1.6%，低于标准≤2.2%的要求，说明其感温性强，其性质不易受到温度变化的影响(见表1)。

表1 克拉玛依90#沥青的性能指标检测项目检测指标技术要求针入度 (25 ℃)/(0.1 mm)8780～100软化点/℃47≥45延度(15 ℃)/cm>150≥100针入度指数 -0.34-1.5～1.0密度(25 ℃)/(g·cm-3)0.979实测蜡含量/% 1.6 ≤2.2闪点/℃322≥245动力粘度(60 ℃)/(Pa·s)328≥160质量损失/% -0.1 针入度比/%77.6≥57残余物软化点/℃50.8-延度(10 ℃)/cm95≥8

干法改性剂采用国路高科工程技术研究院的SBS-T，其性能指标见表2。

表2 SBS-T改性剂的性能指标检测项目检测结果技术要求外观颗粒状,均匀颗粒状,均匀单个颗粒质量/g0.25≤0.5灰分/%0.36≤1.0干拌分散性无颗粒残留无颗粒残留

1.2 试验方法

1.2.1 干法改性沥青的制备及表征

为了验证干法工艺对沥青的改性效果，以克拉玛依90#沥青、SBS-T改性剂为原料进行模拟湿法的干法改性沥青制备及表征。方法如下：1)用电子天平称量500 g基质沥青试样放于盛样器中，在烘箱中加热至180 ℃；2)按比例称取一定质量的干法SBS改性剂，加入沥青中并用玻璃棒搅拌均匀；3)用剪切机按5 000 r/min的速率剪切20 min，剪切温度为(185±5)℃；4)关闭剪切机，将制备好的干法SBS改性沥青立即浇模进行指标测试。

1.2.2 干法改性沥青混合料的制备及表征

添加6% SBS-T模拟湿法工艺制备成品SBS改性沥青以确定最佳油石比，级配选用常见的AC-16(见表3)，试验中将各规格料按照标准筛孔筛成各粒径精确配料。

表3 AC-16的目标级配筛孔尺寸/mm通过百分率/%筛孔尺寸/mm通过百分率/%.00950.......

按照马歇尔方法，通过试验确定最佳油石比为4.5%。干法SBS改性沥青混合料试件成型方法如下：1)用烘箱将沥青及集料分别加热至150、185 ℃；2)将SBS-T和热集料干拌60 s；3)加入预定用量的沥青拌和90 s；4)加入矿粉，拌和90 s；5)混合料拌制完毕后放入175 ℃烘箱中恒温养生1 h，取出立即成型试件。

2 试验结果与分析

2.1 改性沥青性能对比

进行干法、湿法两种改性剂制备的改性沥青性能对比，其中：湿法改性沥青选择以克拉玛依90#重交沥青生产的I-C SBS聚合物改性沥青，干法改性沥青中加入有效含量与湿法改性沥青所含改性剂相同的SBS-T。两种改性沥青的性能指标见表4。

实际使用时，受运输半径和天气的影响，通过湿法制备的成品改性沥青在拌和前往往需经过长时间的热储存过程，SBS改性沥青作为一个热力学不稳定体系，在该过程中其性质可能会发生变化，进而对改性沥青混合料的路用性能产生不良影响。为模拟实际使用情况下湿法改性沥青的应用效果，将成品改性沥青在163 ℃情况下储存72 h，对其性能进行全面评价，结果见表4。

表4 湿法、干法两种工艺制备的改性沥青性能指标对比检测项目湿法改性沥青新鲜储存后干法改性沥青技术要求针入度(25 ℃)/(0.1 mm)7271 69 60～80软化点/℃5849.264 >55延度(5 ℃)/≥30运动粘度(135 ℃)/(Pa·s)≤3弹性恢复(25 ℃)/%≥60RTFO残余物质量变化/% - -0.55 ±1针入度比/%≥60 延度(5 ℃)/cm≥20

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2021/0302/424.html