改性瀝青生產(chǎn)過程及成品質(zhì)量控制策略

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摘要：隨著改性瀝青性能逐漸受到人們都認(rèn)可，其在社會(huì)中的運(yùn)用越來越多。而針對(duì)改性瀝青生產(chǎn)過程的研究也在不斷進(jìn)行，目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。然而，改性瀝青在現(xiàn)代城市建設(shè)中的重要性也使得其質(zhì)量控制工作成為一項(xiàng)重點(diǎn)工作，其生產(chǎn)過程中必須采取一定的質(zhì)量控制策略來保證其最終成品質(zhì)量。本文對(duì)改性瀝青及其改性原理進(jìn)行了簡單介紹，并分析了其連續(xù)性生產(chǎn)過程與自動(dòng)化生產(chǎn)過程，進(jìn)而針對(duì)其成品的質(zhì)量控制策略展開探討。

關(guān)鍵詞：改性瀝青；生產(chǎn)過程；質(zhì)量控制

1引言

改性瀝青是現(xiàn)代道路建設(shè)中道路路面的主流材料之一，其能夠在極大程度上提升道路路面的性能，延長道路使用期限。但同時(shí)，改性瀝青自身的生產(chǎn)制備過程與質(zhì)量控制都是較為復(fù)雜的，這就需要我們對(duì)其進(jìn)行深入研究，尤其要掌握好改性瀝青生產(chǎn)的工藝程序及其中的要點(diǎn)，并了解其性能指標(biāo)以便對(duì)其成品質(zhì)量加以有效控制。此處就圍繞改性瀝青生產(chǎn)過程與成品質(zhì)量控制展開相關(guān)探討。

2改性瀝青及其改性原理

改性瀝青是一種瀝青混合料，屬于聚合物范疇。改性瀝青實(shí)際上就是在瀝青中添加橡膠、樹脂、高分子聚合物、橡膠粉以及其他填料的改性劑從而使瀝青的性能得到改良。經(jīng)過改良后的瀝青就變成了一種瀝青混合料，擁有了更強(qiáng)的質(zhì)量性能。可以說，改性瀝青制作最主要的就是改性劑的添加。目前，改性瀝青中所使用的改性劑根據(jù)其制備和成分不同可分成天然材料、人工材料、有機(jī)材料以及無機(jī)材料等。而在改性劑的添加技術(shù)上，則又有直接添加改性劑、添加摻加抗剝離劑以及添加抗老化劑等。各種混合技術(shù)都可以針對(duì)性的提升瀝青的某一方面性能。而隨著改性瀝青技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代改性瀝青制備工藝也在不斷完善與優(yōu)化中，這就需要對(duì)此展開一定的研究。從改性瀝青的改性應(yīng)原理進(jìn)行分析，瀝青材料性能的變化主要是依靠改性劑本身的特性以及改性劑與瀝青材料混合后對(duì)瀝青結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的改變來達(dá)到改性目的。例如在橡膠樹脂類改性瀝青中，其主要成分為SBS。這是一種苯乙烯—丁二烯—苯嵌段式聚合物。其本身的分子結(jié)構(gòu)使得該材料具有較高強(qiáng)韌度與較高強(qiáng)度，同時(shí)在高溫度下又會(huì)形成流體狀態(tài)，這就使得該分子材料運(yùn)用到瀝青改性中能夠使瀝青材料在高溫時(shí)的穩(wěn)定性以及在低溫時(shí)的抗裂性都得到明顯提升。進(jìn)一步從分子狀態(tài)角度去分析SBS改性原理則可以發(fā)現(xiàn)SBS聚合物是以微米級(jí)粒子存在于瀝青之中，同時(shí)很少一部分分子與分子鏈會(huì)溶解并分散在瀝青內(nèi)，而另外相當(dāng)一部分大分子則以一種彼此纏繞、聯(lián)結(jié)的溶脹狀態(tài)分散在瀝青材料中，從而使得這些不同的存在狀態(tài)在轉(zhuǎn)化過程中能夠產(chǎn)生不同流變學(xué)規(guī)律與改性效果，而這就會(huì)進(jìn)一步影響到瀝青材料的性能。

3改性瀝青生產(chǎn)過程分析

改性瀝青的生產(chǎn)實(shí)質(zhì)上就是要解決好改性劑的使用問題，并依據(jù)改性劑特性優(yōu)化生產(chǎn)工藝。此處就結(jié)合SBS改性瀝青的生產(chǎn)對(duì)其生產(chǎn)過程進(jìn)行分析。

3.1改性瀝青生產(chǎn)的基本配置要求

改性瀝青的生產(chǎn)需要有相應(yīng)地設(shè)備支撐。其中所涉及的設(shè)備包含SBS與穩(wěn)定劑稱重系統(tǒng)、SBS料倉、控制電腦、高溫瀝青泵以及設(shè)備控制系統(tǒng)。SBS與穩(wěn)定劑稱重系統(tǒng)需要確保具備自動(dòng)計(jì)量功能，用以對(duì)瀝青進(jìn)行配伍。SBS料倉需要依據(jù)瀝青瞬時(shí)流速、總量進(jìn)行輸送速度與加入量控制?？刂齐娔X需要能夠顯示與記錄瞬時(shí)和累計(jì)流量并進(jìn)行打印輸出。高溫瀝青泵需要包含變頻控制功能，以便對(duì)瀝青流量與總量、生產(chǎn)速度等進(jìn)行調(diào)控，從而可依據(jù)不同批次生產(chǎn)需求對(duì)總量進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，改性過程中的助溶劑計(jì)量與泵送也需要由變頻控制器進(jìn)行控制，如此方能對(duì)其泵送流量與總量加以有效調(diào)控。現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也是的改性生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平不斷提升，因此在選擇設(shè)備控制系統(tǒng)時(shí)要盡可能確保其具有良好的自動(dòng)化控制性能，以便能夠?qū)ιa(chǎn)過程中的生產(chǎn)速度、瀝青與助溶劑流量與總量、改性劑與穩(wěn)定劑重量與累積量、溫度、壓力、液位等進(jìn)行自動(dòng)化控制。

3.2整機(jī)生產(chǎn)過程分析

在整機(jī)生產(chǎn)過程中，主要涉及生產(chǎn)前準(zhǔn)備工作、連續(xù)生產(chǎn)過程控制以及自動(dòng)化生產(chǎn)過程控制三方面內(nèi)容。

3.2.1生產(chǎn)前準(zhǔn)備工作在改性瀝青生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)前的準(zhǔn)備是必不可少的一環(huán)。首先，生產(chǎn)之前需要對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，保證設(shè)備能夠處于最佳生產(chǎn)狀態(tài)，避免預(yù)熱不足而在生產(chǎn)過程中對(duì)設(shè)備零部件造成損傷。其次，要對(duì)控制系統(tǒng)、瀝青泵、攪拌器、膠體磨、液位儀、溫度儀表、壓力儀、電流表等進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保所有設(shè)備都能夠處于正常狀態(tài)。再次，根據(jù)所生產(chǎn)的改性瀝青類型進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，如生產(chǎn)總量、生產(chǎn)速度、液位、各種添加劑的配比、溫度、壓力、液位、攪拌時(shí)間等。最后，要對(duì)各種管線進(jìn)行提前設(shè)定，保證其科學(xué)合理性。

3.2.2連續(xù)生產(chǎn)過程連續(xù)生產(chǎn)過程主要是依靠已經(jīng)設(shè)定好的生產(chǎn)量、生產(chǎn)速度、配比及相關(guān)工藝參數(shù)在自動(dòng)化設(shè)備的控制下進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)。其實(shí)際生產(chǎn)工藝流程為以下幾點(diǎn)。（1）升溫操作。主要是將基質(zhì)瀝青在升溫罐與換熱器中提升到生產(chǎn)所需溫度。（2）改性材料的混合。該過程主要是利用混合罐、發(fā)育罐進(jìn)行瀝青、改性劑、助溶劑、穩(wěn)定劑等按照劑量進(jìn)行混合。其具體操作流程為：先利用自動(dòng)開啟閥門與瀝青泵進(jìn)行瀝青的泵送，然后再通過瀝青流量計(jì)量對(duì)瀝青泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)使之逐漸達(dá)到預(yù)定的生產(chǎn)速度。在其液位快達(dá)到混合罐一半液位時(shí)依次開始啟動(dòng)攪拌電機(jī)、星形喂料器電機(jī)上料器電機(jī)等，并同時(shí)向混合罐中添加改性劑與穩(wěn)定劑。隨后利用電子秤進(jìn)行相關(guān)助劑重量的計(jì)量并對(duì)星形喂料器轉(zhuǎn)速加以調(diào)節(jié)。（3）進(jìn)行膠體磨研磨操作。該過程主要是通過開啟膠體磨與瀝青泵來使材料進(jìn)入發(fā)育罐，然后再通過調(diào)節(jié)瀝青泵轉(zhuǎn)速以及混料罐液位來穩(wěn)定液位以保證符合連續(xù)生產(chǎn)要求。在液位達(dá)到罐體三分之一時(shí)會(huì)進(jìn)一步打開攪拌電機(jī)，隨后在液位逐漸達(dá)到最大設(shè)定值時(shí)再依次將上述打開的各種設(shè)備關(guān)閉掉。（4）進(jìn)行改性材料發(fā)育。在該生產(chǎn)過程中，需要選擇好發(fā)育罐與瀝青管路，然后在液位上升到一定高度后就可以進(jìn)行發(fā)育攪拌。當(dāng)發(fā)育罐生產(chǎn)量達(dá)到預(yù)定要求時(shí)，就需要對(duì)攪拌時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，在到達(dá)攪拌時(shí)間并發(fā)出報(bào)警后關(guān)閉相關(guān)設(shè)備。在該階段，發(fā)育罐中的溫度是十分關(guān)鍵的，這需要通過智能儀表設(shè)備對(duì)其溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。通常情況下發(fā)育罐內(nèi)溫度需要維持在170℃以上，并保證發(fā)育不少于2小時(shí)。最后在檢驗(yàn)合格之后就可以利用瀝青泵將改性瀝青成品泵出。

3.2.3自動(dòng)化生產(chǎn)過程分析自動(dòng)化生產(chǎn)過程是將整個(gè)連續(xù)的改性瀝青生產(chǎn)過程以一種自動(dòng)化程序來完成，從而在最大程度上提升生產(chǎn)效率，減少人工生產(chǎn)的巨大人力投入。自動(dòng)化生產(chǎn)主要包含以下程序。（1）對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行升溫。在自動(dòng)化生產(chǎn)程序啟動(dòng)后，第一部工作就是啟動(dòng)升溫罐內(nèi)的瀝青泵對(duì)輸送的瀝青進(jìn)行升溫。這個(gè)過程中瀝青泵送會(huì)由升溫罐根據(jù)瀝青液位進(jìn)行自動(dòng)控制。罐內(nèi)通過設(shè)置浮球來對(duì)其液位高限進(jìn)行控制。同時(shí)升溫過程會(huì)根據(jù)提前設(shè)定好的溫度上、中、下限對(duì)瀝青溫度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并依據(jù)溫度情況自動(dòng)調(diào)節(jié)火力大小，從而使瀝青溫度能夠維持在生產(chǎn)要求溫度。（2）進(jìn)行混料配比與攪拌。該過程與連續(xù)生產(chǎn)過程中的相關(guān)環(huán)節(jié)類似，只是其生產(chǎn)以一種自動(dòng)化狀態(tài)進(jìn)行操作。首先開啟混料罐瀝青泵并通過變頻調(diào)節(jié)來控制瀝青流速。在混料罐液位達(dá)到一定程度后就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行攪拌，在此過程中還會(huì)根據(jù)液位不斷添加SBS材料。此外，該過程中設(shè)備會(huì)根據(jù)基質(zhì)瀝青流速與事先設(shè)定好的配比來自行調(diào)節(jié)喂料速度，從而配比的良好恒定性。（3）進(jìn)行過磨生產(chǎn)。該過程主要是膠體磨研磨的自動(dòng)化操作。在攪拌液位達(dá)到設(shè)定液位時(shí)，膠體磨研磨系統(tǒng)就會(huì)開啟并對(duì)混合材料進(jìn)行過磨操作。在此過程中生產(chǎn)泵始終保持自動(dòng)化調(diào)節(jié)，從而使混料罐內(nèi)的液位能夠始終保持在最佳狀態(tài)以確保過磨操作的穩(wěn)定性。由于自動(dòng)化系統(tǒng)具有自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，因此能夠?qū)^磨程序進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)異常則會(huì)進(jìn)行報(bào)警，如此可以最大程度上確保該過程生產(chǎn)的安全性。（4）自動(dòng)化下料操作。在自動(dòng)化生產(chǎn)中，SBS下料的操作也是自動(dòng)化進(jìn)行的，其主要通過兩料倉交替稱重來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化下料，期間會(huì)對(duì)改性添加進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，然后根據(jù)SBS配比來對(duì)喂料進(jìn)行實(shí)時(shí)變頻調(diào)節(jié)，從而確保其各種添加劑的配比能夠始終滿足生產(chǎn)工藝要求。（5）自動(dòng)化結(jié)束生產(chǎn)。在上述各生產(chǎn)程序完成之后且質(zhì)量達(dá)到要求，其混料罐基質(zhì)泵就會(huì)自行停止工作。同時(shí)由于生產(chǎn)過程停止之前已經(jīng)將添加料完成，所以預(yù)留的瀝青可以對(duì)管線進(jìn)行沖洗。同時(shí)混料罐將所有瀝青都泵送完成后就會(huì)自動(dòng)將相關(guān)設(shè)備關(guān)閉掉，從而完成上述一系列自動(dòng)化生產(chǎn)過程。（6）自動(dòng)化發(fā)育攪拌操作。在上述一系列程序完成后，就可以開始下一步的自動(dòng)化發(fā)育攪拌過程。該過程中發(fā)育攪拌會(huì)根據(jù)罐內(nèi)液位情況自動(dòng)啟動(dòng)攪拌，同時(shí)發(fā)育攪拌的過程利用液位變送器與浮球液位計(jì)進(jìn)行同時(shí)控制，能夠最大化的保證生產(chǎn)穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)溢罐問題。除自動(dòng)化啟停外，發(fā)育攪拌過程還必須能夠依靠人工進(jìn)行啟停干預(yù)，如此在遇到故障問題時(shí)則可以人工對(duì)發(fā)育攪拌過程進(jìn)行中斷。

4改性瀝青成品質(zhì)量控制策略

由于改性瀝青生產(chǎn)過程復(fù)雜，且不同場(chǎng)景下使用的改性瀝青其性能要求也各不相同，這就需要在生產(chǎn)過程中對(duì)改性瀝青成品進(jìn)行必要的質(zhì)量控制。具體而言，改性瀝青成品質(zhì)量控制可以采取以下幾方面策略。

4.1明確改性瀝青的性能指標(biāo)

改性瀝青成品質(zhì)量控制的指標(biāo)主要涉及改性劑劑量與相關(guān)關(guān)鍵性控制指標(biāo)。對(duì)于改性瀝青而言，其性能本身與基質(zhì)瀝青就存在較大差異，所以針對(duì)其質(zhì)量實(shí)施評(píng)價(jià)的指標(biāo)也必然有所不同。其中改性劑劑量就會(huì)在一定程度上影響改性瀝青的性能，不同的劑量其最終改變的瀝青性能也是存在差異的。對(duì)此，在生產(chǎn)過程中就需要根據(jù)實(shí)際需求科學(xué)確定改性劑劑量，然后再根據(jù)改性劑使用劑量來進(jìn)一步確定改性瀝青的軟化點(diǎn)、黏度、延度等關(guān)鍵性指標(biāo)。而這些關(guān)鍵性指標(biāo)恰恰就是成品質(zhì)量控制中需要予以高度關(guān)注的。一般而言，生產(chǎn)過程需要嚴(yán)格按照改性瀝青軟化點(diǎn)衰減、5°延度以及135°黏度指標(biāo)來對(duì)瀝青成本質(zhì)量進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)過程中改性劑的劑量、各項(xiàng)操作都按照規(guī)定進(jìn)行控制，如此方能最大限度的保證改性瀝青性能。

4.2實(shí)施動(dòng)態(tài)性、過程性質(zhì)量管控

改性瀝青成品的質(zhì)量控制是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，其需要將質(zhì)量控制全面滲透到改性瀝青生產(chǎn)的全過程中，如此就形成了對(duì)瀝青質(zhì)量的動(dòng)態(tài)化、過程性管控。這種管控思路有助于從源頭起就對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保材料質(zhì)量與生產(chǎn)過程中各項(xiàng)操作的規(guī)范性。同時(shí)，改性瀝青本身的檢驗(yàn)周期較長，所以其最終結(jié)果出來時(shí)可能已經(jīng)進(jìn)行了大量生產(chǎn)，如果成品檢測(cè)質(zhì)量存在問題，則意味著之前的生產(chǎn)都將失去意義。所以，過程性、動(dòng)態(tài)化的控制也有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題，從而減少返工和材料浪費(fèi)問題。具體而言，改性瀝青的動(dòng)態(tài)性、過程性質(zhì)量控制需要做好以下幾方面工作。一是要嚴(yán)格把控改性瀝青的生產(chǎn)中材料配比的試配工作。配比試配是影響最終改性瀝青成品質(zhì)量的關(guān)鍵，也在一定程度上影響整個(gè)生產(chǎn)流程的設(shè)計(jì)。因此在前期準(zhǔn)備工作階段就需要對(duì)此項(xiàng)工作進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。具體而言，生產(chǎn)之前要科學(xué)確定出生產(chǎn)中的穩(wěn)定劑及其摻量，然后進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)檢驗(yàn)并在此過程中找到穩(wěn)定劑及其摻量間的關(guān)系，從而為后續(xù)瀝青成品質(zhì)量檢測(cè)提供依據(jù)。二是要對(duì)生產(chǎn)過程中研磨的充分行性進(jìn)行把關(guān)。這是因?yàn)檠心ミ^程會(huì)對(duì)其產(chǎn)品成品的最終質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，所以這也是質(zhì)量控制的重要內(nèi)容之一。一般情況下，SBS類型的改性瀝青其生產(chǎn)中的研磨時(shí)間應(yīng)保持在30min以上。同時(shí)由于研磨過程會(huì)受到研磨設(shè)備的影響，所以還需要對(duì)膠體磨的性能進(jìn)行把控，保證其能夠承受高溫、高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)的壓力。此外，研磨過程中物料的均混粒度與膠溶效果也是影響研磨的關(guān)鍵，所以質(zhì)量控制中也必須對(duì)此項(xiàng)工作進(jìn)行嚴(yán)格控制。最后，則需要對(duì)研磨之后的繼續(xù)發(fā)育攪拌時(shí)常進(jìn)行控制，如SBS類型改性瀝青的發(fā)育時(shí)間一般不能少于30min。三是進(jìn)行改性劑檢查。該檢查內(nèi)容主要針對(duì)的是改性劑的分布狀態(tài)與細(xì)度。這是因?yàn)楦男詣顟B(tài)也會(huì)影響改性瀝青最終成品質(zhì)量。實(shí)際檢測(cè)中需要利用熒光顯微鏡作為檢測(cè)設(shè)備，并按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)改性劑在瀝青中的分散情況進(jìn)行檢查。一般情況下改性劑分布狀態(tài)應(yīng)以均勻、穩(wěn)定分散為基本要求，且在瀝青中不存在結(jié)團(tuán)或呈現(xiàn)絮狀的問題。四是要嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)改性瀝青的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格檢查。這期間以試驗(yàn)檢測(cè)為主。該方法能夠?qū)ιa(chǎn)過程的質(zhì)量情況進(jìn)行初步判斷，從而為保證后續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)的質(zhì)量起到促進(jìn)作用。

5結(jié)束語

綜上所述，改性瀝青在現(xiàn)代公路建設(shè)中的廣泛使用使得其成品的質(zhì)量控制工作越來越重要。而為保證改性瀝青的生產(chǎn)質(zhì)量，一方面要明確好改性瀝青的相關(guān)關(guān)鍵指標(biāo)如改性劑劑量、延度、軟化點(diǎn)等，另一方面則需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程對(duì)照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，實(shí)施動(dòng)態(tài)化、過程性的質(zhì)量控制，如此方能最大程度上保證改性瀝青生產(chǎn)質(zhì)量與性能，從而使該材料能夠?qū)ΜF(xiàn)代城市建設(shè)發(fā)揮更大作用。

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作者：王妍 單位：四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院