康佳偉　周云飛　馬俊博　毛綱　段東振　孫萍

摘 要：使用新設備新方法將新材料石料改性劑噴涂于石料表面，在石料表面鍍上一層牢不可脫的薄膜，利用薄膜實現石料與瀝青的緊密結合，解決了瀝青路面鋪設不能使用酸性石料的問題，使用優(yōu)質花崗巖等酸性石材代替價格較高的堿性石料，降低了石料成本、提高路面的耐磨、抗滑及承載能力且明顯改善瀝青混合料的抗疲勞能力與水穩(wěn)定性、延長使用壽命。

關鍵詞：石料改性劑；酸性石料；瀝青混合；改性工藝

一、國內外石料改性劑發(fā)展現狀

2022年7月4日，國家發(fā)展改革委交通運輸部印發(fā)關于《國家公路網規(guī)劃》的通知，國家高速公路網由“7 射、11 縱、18 橫”等路線組成， 總規(guī)模約 13.6 萬公里，經各方共同努力，截至 2021 年底， 國家高速公路建成 12.4 萬公里，國家公路網作為國家綜合立體交通網的基礎和主骨架的重要組成部分，必須適應新形勢、抓住新機遇、滿足新需求，加快補齊短板，優(yōu)化提升供給，提高路網質量效益，緊密區(qū)域空間聯(lián)系，滿足對外互聯(lián)互通和產業(yè)鏈供應鏈穩(wěn)定暢通需要。數據顯示，石料成本約占到高速公路建設成本的30%以上。石料只有與瀝青充分粘附才能夠形成平坦堅硬的路面。瀝青與石料粘附不足，則會造成瀝青剝落的現象出現，則會出現水損害、車轍、路面開裂等路面疾病現象，不僅影響路面美觀，使得路面使用周期縮短，降低公路壽命，而且這些現象會極大的影響市民出行安全，給人民生命財產安全造成危害。瀝青與石料粘附良好的重要性，對于高速公路的質量的重要性不言而喻。

2020年全球瀝青產能為2.14億噸，產量為1.33億噸，其中產能在十年中增長了30.25%，產量在十年中增長了11.76%，總體上看，全球瀝青行業(yè)存在產能過剩問題。2021年，全球瀝青行業(yè)產能為2.19億噸，同比增長2.5%;產量為1.39億噸，同比增長4.7%。從瀝青的產量分布情況來看，全球瀝青主要生產地區(qū)在東北亞和北美地區(qū)，其中東北亞是全球最大的瀝青生產地區(qū)，瀝青產量占全球總產量28%;其次是北美地區(qū)，瀝青產量占比22%;中東地區(qū)排名第三，瀝青產量占比11%。

二、石料改性劑產品介紹

1、主要應用工藝

石料干燥：干燥滾筒由滾筒加抄板的結構組成，將石料加入筒體后，石料被抄板不斷地拋入熱氣流中，通過增大接觸面積而達到較好的干燥效果，完成石料的干燥工藝流程。通過對石料的干燥，能確保在石料干攪拌的步驟中，石料改性劑可以與石料表面充分接觸黏附。

篩分與稱量：通過篩分裝置，使干燥后的石料按照粒徑大小存放于骨料中間倉，根據所需瀝青混合料的量，按照石料：瀝青：石料改性劑=95：5：0.095的比例分別進行稱量取用。

噴入石料改性劑：在對石料進行干攪拌的過程中，石料在攪拌槽中不斷翻滾，當石頭騰于空中，則可與通過管線噴入的石料改性劑充分接觸黏附，相當于為石料鍍一層改性膜。

瀝青與石料加熱拌勻：用熱瀝青與鍍上改性膜的石料在高溫（140 攝氏度以上）的情況下，在加熱滾筒中進行熱拌勻。石料改性劑在石料與瀝青之間形成化學表面過渡層，與未添加石料改性劑的石料相比，對瀝青的吸附作用更強。

2、應用工藝流程及應用設備

步驟一：石料從熱骨料倉中進入攪拌缸中。

應用設備：冷料倉、干燥滾筒、篩分裝置、稱重裝置、拌缸、攪拌機

步驟二：石料改性劑在攪拌過程中以霧狀形式噴入攪拌缸

應用設備：發(fā)泡裝置、噴射裝置

步驟三：待石料改性劑加入一定時間后，向攪拌缸中加入瀝青與粉料。

應用設備：瀝青泵、瀝青稱量、加熱裝置、加熱滾筒

步驟四：瀝青、粉料等與進行改性處理后的石料充分粘附，送離攪拌缸。

應用設備：儲存罐

三、石料改性劑關鍵技術：

1、從傳統(tǒng)的物理鍵合到化學鍵合

瀝青是一種弱極性的有機物，瀝青的主要成分主要為瀝青酸、瀝青酸酐和樹脂三者都具有較高的活性，而酸性石料表面具有極強的活性，兩者之間存在的“分子力較弱”，這就是酸性集料與瀝青之間粘附性較低的內因。

而在酸性石料與瀝青中混入石料改性劑后，能改變?yōu)r青和酸性石料的表面性能，改變酸性石料與瀝青間的鍵合方式，使兩者之間發(fā)生物理----化學的交互作用。

2、從兩相界面到三相界面

在瀝青與石料中加入石料改性劑，可以將傳統(tǒng)的石料-瀝青的兩相界面變?yōu)槭?改性劑-瀝青三相界面，在集料與瀝青表面形成化學過渡層，過渡層一側可以與石料緊密粘結。另一側與瀝青通過高溫熔合、滲透、擴散作用，沒有明顯分界的膠結料膜，這種膠結料膜能使瀝青和石料改性劑共同構成的膠結料與石料的黏附性能達到最佳。

3、從混合改性到薄膜改性

傳統(tǒng)的抗剝落劑都是采用直接與瀝青混合得到改性瀝青再摻和集料的工藝。 而石料改性采用新工藝，即在高溫度高壓力下使改性劑達到霧化的效果，并與石料先通過專用設備混合，在短時間內使改性劑形成薄膜并鍍于石料表面，然后再使其與瀝青混合。

改進后的工藝通過將石料改性劑霧化，增加比表面積，在石料上鍍膜，再與瀝青混合，完美地解決了傳統(tǒng)工藝的不足之處。

四、結束語

根據國家政策走向及我國資源環(huán)境的現狀，將酸性石料投入到公路建設中是必然的發(fā)展趨勢，市場中企業(yè)間的競爭必定會促進科學技術的發(fā)展，市場最終會淘汰掉科學技術落后，管理經驗不足的企業(yè)，取而代之的是擁有更高科學技術、能夠適應市場需求的的企業(yè)，就這些而言，石料改性劑的發(fā)展必將掀起中國公路建設的一次波瀾！

參考文獻：

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基金項目：吉林省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，項目編號：S202310191064