武警交通第二工程处 刘德胜
中国交通进出口总公司 杨书利
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（图1和图2），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
图3为聚合物改性沥青生产连续混合设备的框架示意图。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。
图4、图5所示的是带枕木结构的可移动式的连续混合加工设备。
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。（见图7和图8）
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
2.1 精炼厂或远程加工
前面讲过，聚合物改性沥青可在精炼厂生产，然后运往购买者处作最终应用。这种情况下，根据所需储存的时间、运输的距离和时间，产品的稳定性就显得特别重要。成品料的存储只能在带搅拌器的罐中或是处于产品的不断循环状态，并且最好是处于氮气中性环境中。为了获得更好的稳定性，可在输送入储存罐时加入特别的添加剂。若运输车带有良好的保温层和搅拌装置，则情况会更好（图12）。在卸料地点，如果没有搅拌装置，则需要有一个高混合容量的储存容器来避免离析现象的出现。
聚合物改性沥青具有高粘稠度（见后），这一点也应当着重考虑，因为温度的损失会导致卸料时出现很大麻烦。
2.2 施工现场加工
相对于前面所述，尤其是针对由混合料的稳定性而带来的各种问题而言，现场生产要容易得多。即使对于稳定性较差的聚合物，例如PE，如果设备等各方面没有问题，则在生产和使用中也很少有问题出现。可以将聚合物改性沥青出料口法兰同拌合站的供料管路相连接。如果需要大量成品，则需要采用一个中间储存罐，最好根据改性的类型和储存的时间配备一套搅拌装置（图13）。
前面已说过，聚合物对高温十分敏感，因此，所有的连接管路均需带有夹套，并装有阀门以避免在非工作状态下的加热。
所有的设备必须要留有取样口，以便实验室检查混融情况和确定合适的循环次数，以获得最优性能。
现在，有多种设备类型可供选择，固定式，底座移动式，或半挂车移动式。一般都需要由导热油系统加热，但仅限于对混合罐和管路的均匀加热，对于沥青的加热应该在进入设备前，在储存系统中进行。
有一点必须强调，即是必须保证大功率的电力供应，从最小200kW到300kW。
有时设备有两个电力供应端口：一个为了生产时使用的发电机端口；一个是非工作状态和夜间控制时使用的分配网络端口。
3 用聚合物改性沥青进行沥青混凝土的生产
3.1 沥青拌和设备的参数变化
用聚合物改性沥青进行沥青混凝土的生产过程中唯一需要注意的就是温度。根据所使用的石料类型，骨料温度一般在170℃左右，最好保持不要低于160℃；沥青的温度不要低于180℃。由于聚合物改性沥青的粘稠度较高(图14)，所以上述温度比拌和站使用普通沥青进行工作时所需的温度要高。若温度达不到要求，可能会在进行拌合或铺设操作时出现一些问题。因此，设备的储存罐应该带有保温层并最好在进出料口处设有导热油加热系统。运料车应当加盖，以避免热量损耗。
3.2 聚合物改性沥青的摊铺和压实
前面讲过，用聚合物改性沥青混合料进行摊铺工作，其质量好坏的关键因素即是温度。由于混合料的高粘稠性，摊铺设备需要有较强的牵引力。由于聚合物改性沥青混合料很粘，所以在出料区域需要倍加注意（如果有松散粒料从轮子或车下掉下，则可引起比普通沥青摊铺情况下更为严重的问题）。
压实应由10/12吨钢轮压路机进行，或钢轮、胶轮压路机联合进行，但要特别注意要在温度下降之前进行碾压，否则沥青会马上粘结。
必须需要指出的一点是，在如果在路面压实工序之后发现有任何失误或问题，相比较在传统铺设时出现的错误，将更加难以弥补。因此，对于摊铺前的每一道工序的控制，都要比平时更加严格。
