摘要：随着我国公路建设的迅速发展，伴随行驶车辆的重载化和极端天气的出现，公路建设中越来越多的采用改性沥青，但是目前在改性沥青的储存过程中，因改性沥青的固有特性，存在着改性沥青离析的情况, 而现有储存罐的搅拌装置普通存在着搅拌不均匀的缺陷,不能很好解决改性沥青的离析问题，为此本人对改性沥青储存罐的搅拌装置提出了改进方法。
关键词：改性沥青储存；搅拌装置；改进方法
一、改性沥青路面使用现状及其改性沥青离析所造成的危害
随着我国公路建设的迅速发展，同时伴随着路面行驶车辆的重载化和近年极端天气的出现，在高速公路和一级公路的建设中，普通沥青路面正越来越多的被性能更优越的聚合物改性沥青(如SBS、SBR、EVA、PE等)路面所代替, 其中特别是SBS 改性沥青，由于其具有优良的高低温性能和良好的弹性恢复等综合使用性能 ，适用于在各种气候条件下使用，而被广泛应用于高等级公路路面上。以下我以SBS 改性沥青为例进行分析，由于 SBS 和基质沥青在分子量、密度、极性、溶解度参数以及其它物理、 化学性质等方面的诸多差异 ，使得它们之间的相容性很差,造成SBS 改性沥青在长期储存时出现离析现象，严重影响了 SBS 改性沥青的储存稳定性, 而储存稳定性的好坏直接关系到改性沥青产品的使用性能 ，特别是影响路面施工时改性沥青混合料的质量稳定性，进而影响到路面的路用性能与使用寿命。因此保证 SBS 改性沥青的储存稳定性已成为产品质量控制的一个非常重要的环节，而如何更加简便 、可靠地保证SBS 改性沥青储存稳定性，这不光和沥青生产商在改性剂原材料的质量、配伍和生产加工、储运方面有密切的关系，同时也是我们在施工过程中迫切需要解决的问题。
二、改性沥青离析情况的分析
改性沥青的储存稳定性通常是指改性沥青保持在一定的温度、放置数天后，沥青与改性剂聚合物仍处于均相的相容状态。但由于沥青和聚合物间的物理性质和化学性质的差异很大 ，二者往往不能很好的相容 ，聚合物改性沥青在高温储存时，会发生聚合物微粒凝聚，严重时会在沥青上部形成乳状结皮，所以绝对的均相相容状态是不存在的，聚合物改性沥青的储存稳定性是一个相对的概念 ；通常认为热储存稳定性好的改性沥青在储存及运输过程中不发生离析、不丧失其优良性能。热储存稳定性包括动力稳定性 、聚集稳定性和性能稳定性三个含义。而在施工现场离析指标是评价改性沥青储存稳定性的主要指标;常以JTJ062-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0661-2000的试验方法进行测定, －般采用离析试验作为评价SBS 改性沥青储存稳定性的方法，评价指标在原有离析上下软化点差满足规范要求的基础上，再增加离析上下延度差或者离析上下弹性恢复差，作为评价改性沥青储存稳定性的指标。我们在施工中检测中经常发现经一段时间储存后，SBS改性沥青的指标普遍的是顶端软化点高，低端软化点低, 经分析原因是改性剂上浮产生了离析，这就对改性沥青的质量稳定性造成了很大的影响。因此JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》第4.6.10条中也明确规定：“工厂制作的成品改性沥青到达施工现场后存贮在改性沥青罐中，改性沥青罐中必须加设搅拌设备并进行搅拌，使用前改性沥青必须搅拌均匀，在施工过程中应定期取样检验产品质量，发现离析等质量不符要求的改性沥青不得使用。”, 同时有关省市交通主要部门出台的《高速公路沥青路面施工指南》中还要求：“SBS 改性沥青原则上应在48h内使用完毕, 当由于不可抗力，如需临时存储时，应将SBS 改性沥青的温度降到145～155℃范围内存储，存储时间－般不超过72h。再次使用前应重新检测SBS 改性沥青的各项指标，各项指标满足要求后方可用。”
三、现行改性沥青储存罐搅拌装置存在的问题
但目前的改性沥青储存罐搅拌装置，不管是50吨的普通卧罐还是现场260吨的大型立罐，普遍采用在罐体上(顶) 安装2～3个插入立轴式搅拌装置，立轴上安装单层或多层桨叶组合搅拌，具有整体安装、拆卸维修安便，搅拌速度缓慢，能耗低等特点，但它在搅拌中，由于改性沥青中上部细微颗粒状的改性剂悬浮物过多，立轴式搅拌装置自身固有的缺陷，导致搅拌只能起到在罐体底部或某－水平层面进行搅拌、扩散作用，不能使在罐体上部改性剂悬浮颗粒有效地融入到罐体下部的改性沥青里面，存在着搅拌效率低、搅拌不均匀的缺点。
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同时现在不论卧式和立式改性沥青储存罐，均采用储罐底部盘管整体加热，低位抽取沥青的方法；底部加热虽具有1)热量的损失少，沥青通过自流从内部上方进入高温区进行快速加温，从而避免了主体储罐的整体高温，减少了热量的损失。2）快速发油：小批量发油可直接从储存罐内底部高温区发油，从而尽可能地节约时间及加温生产成本的优点。但是改性沥青立式储存罐的这些优点，并不能使改性沥青在加热过程中使液体沥青上下快速对流循环，使改性剂聚合物得到充分的扩散，降低改性沥青离析的概率，保证改性沥青的质量。所以在施工现场不得不采用“倒罐”的方法来解决上述问题，存左费工费时成本高，温度损失大，储罐利用低的缺点。而且在启动搅拌器之前，改性沥青储存罐需要整体加温，当低温区温度高于150摄氏度以上，高温区温度在180摄氏度左右，方可启动搅拌器，这也大大制约了改性沥青搅拌和发油时间。所以对改性沥青储存罐搅拌装置进行改进非常必要。
四、改进现场改性沥青储存罐搅拌装置的方法
在不改变改性沥青储存罐罐体的基础上，充分利用现有的沥青泵、沥青输送管及导热油管，本着简单可靠、实用高效、成本低廉的原则，对现场改性沥青储存罐搅拌装置作以下几方面的改进：
1.改变传统桨叶搅拌的思维模式，变桨叶搅拌加沥青强制循环扩散相结合的搅拌方式。
具体方法如下：利用罐体下方现有的沥青泵，在泵体出油端加装一个三通接头并加装阀门，三通接头一端阀门仍与原沥青输送管路相接，不改变原沥青管路的走向，三通接头另一端阀门加装一路沥青与导热油管接至罐体顶部，顶部管路再分二路分别在罐体上方的中间，平分插入改性沥青储存罐内，插入的管路与罐体采用法兰盘式连接固定，插入的管路的出油口采用淋蓬头式，在罐内扩散喷洒沥青。其原理就是利用现有的沥青泵，对罐内改性沥青强制进行上下循环，并通过淋蓬头进行加速扩散，在沥青升至规定的温度后，开动立轴式搅拌装置进行搅拌，改变过去改性沥青搅拌装置只能进行水平方向的搅拌，不能很好地解决改性聚合物微粒凝聚，不能上下均匀搅拌扩散，在沥青罐上部形成乳状结皮的缺陷。
2、对原有的插入式立轴搅拌装置进行了如下几方面的改进：
2.1、改变插入式立轴搅拌装置浆叶的旋转方向，变原有的桨叶同一方向顺时针旋转，为一正一反旋转，使得双个相邻立轴浆叶之间液体沥青流向一致，加快沥青的旋流速度，这就避免了原有两个相邻浆叶之间，因浆叶划动方向相对，造成液体沥青因流向不一致，相互抵冲形成紊流，使改性沥青不能很好地进行流动而影响搅拌，加大能耗浪费成本，降低了工作效率。
2.2、原有插入式立轴搅拌装置的浆叶为同一平面水平方向布置，卧罐为单层，大容量改性沥青储存立罐－般为三层，上下层间距在60cm左右，由于沥青属于极性化合物，SBS的粘度很大，沥青上下层之间两者不容易混合，沥青搅拌设备在频繁的使用过程中很容易出现损坏。所以现在对两个相邻插入式立轴搅拌装置的浆叶，从原有同一平面水平方向布置，改为相邻两个立轴式搅拌装置的浆叶上下中间错位，不在原有同一水平面，具体做法很简单，就是将其中一个搅拌装置的立轴适当截短，相邻立轴浆叶上下中间错位，重新安装就可以了。这样就使沥青上下之间都得以充分搅拌，加快了沥青搅拌速度。
2.3，由于改性沥青储存罐需要整体加温，当低温区温度高于150摄氏度以上，高温区温度在180摄氏度左右，方可启动搅拌器，同时大容量的改性沥青储存罐，在搅拌过程中搅拌时间比较长，在整个的工作过程中，需要安排一定的人员进行巡视，工作人员易出现懈怠情况。为此对搅拌装置的电气控制开关要行了改进，加装了沥青温控开关进行互锁保护，使沥青加热温度低于温控开关设定温度时，搅拌装置电机无法开启，当沥青加热温度达到温控开关设定温度时，指示灯亮起，提示工作人员可以开启搅拌装置，保证设备在搅拌前都处于一种最佳的状态，这样可以获得较大的搅拌能力，避免因超负荷导致的机械设备故障，提高了工作效率。
五、总结
通过以上对现场改性沥青立式储存罐搅拌装置的改进，使改性沥青得以充分的搅拌，缩短了搅拌时间，大幅度提高了效率，降低了沥青改性剂结团的概率，保证了改性沥青的质量。并且还节约成本消耗，提高设备的利用率与完好率。
参考文献：
[1] 毛三鹏. 李岩. 蔺习雄. 杨克红：SBS改性沥青储存稳定性评价方法. 石油沥青 2011年12月第25卷第6期
[2] 林杰.SBS改性沥青技术性能评价与质量控制研究[D]. 长安大学 2011
论文作者:王克民
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/11
标签：改性沥青论文; 沥青论文; 装置论文; 立轴论文; 稳定性论文; 储存罐论文; 聚合物论文; 《基层建设》2016年15期论文;