沥青改性与乳化沥青设备

定子
转子
3）综合式胶体磨 （2）工作过程
进入胶体磨混合液先由叶 轮上的六个搅拌叶片强力搅 拌，并在离心力作用下压向 定子和转子缝隙中； 液体通过定子和转子表面 前半段时受到很大冲击和剪 切，并形成旋涡运动，液体 在后半段通过离心力产生剪 切与摩擦作用，被分裂成细 小颗粒完成均匀细化工作， 形成高质量的沥青乳液。
2.生产工艺流程
7)重复上述过程3～4 次，改性剂被研磨成 粒径小于10μm的颗粒， 并均匀地分布在基体 沥青中，构成了改性 沥青，沥青泵1将改性 沥青由混溶罐A、B送 到储存罐中在搅拌中 储存备用； 8)出料沥青泵将改性沥青送至 沥青罐车或搅拌设备中使用。
四、XRD(新瑞都)橡胶粉改性沥青设备
2）连续作业式
指工作中乳化剂水溶液连续不断地进入乳化机中。
（1）交替掺配连续作业
（2）分批掺配连续式作业
分批掺配连续式作业特点：乳化剂和水的计量与 预掺配，先在掺配罐内完成，然后泵入储存罐，掺 配后的乳化剂水溶液连续不断地进入乳化机中。
（3）计量与掺配均为连续式的
将水、乳化剂和其 它添加剂(如酸、氯化 钙等)分别用计量泵送 入胶体磨中，乳化剂 水溶液的掺配在输送 到胶体磨的管道中完 成。胶体磨连续生产 乳化沥青并输送到罐 内存储。 这种设备自动化程度高，可实现连续大流量作业而而生产乳 化沥青，且其设备体积可以大大减小。
四、乳化沥青生产工艺分类
按照沥青与乳化剂水溶液进入沥青乳化机（胶体磨） 的方式不同，可分为分批作业式与连续作业式两种。
1）分批作业式
乳化剂和水的掺 配预先在一个掺配 罐内完成，然后用 泵将其输入乳化机 中。一罐乳化剂水 溶液用完后，再进 行下一次的掺配。
分批作业式生产乳化沥青工艺流程：
将水、乳化剂、外 掺剂(稳定剂、酸等) 混合到一起并加热到 预定温度；然后将热 沥青与乳化剂水溶液 一起送入沥青乳化机 加工，即可生产出乳 化沥青。成品乳化沥 青输入到储存罐内， 以供施工之用。
橡胶粉罐 稳定剂罐 搅拌罐A 搅拌罐B 控制柜
沥青罐
导热油炉 循环泵
改 性 沥 青 罐
出料泵
沥青泵
添加剂罐
高剪切胶体磨 循环泵
多功能混溶搅拌罐工作示意图 高剪切搅拌器 搅拌器
电机 捷 流 式 高 剪 切 搅 拌 器
减速器
罐 体
支 架
搅 拌 器
转 轴
定子头
第二节 乳化沥青生产设备 一、乳化沥青的含义及作用
不同乳化沥青的适用范围
几种乳化沥青的配方
在制备乳化沥青过程中，可根据需要加入少量的稳定剂。在 沥青乳液中，乳化剂的用量一般为0.1%～1%，而稳定剂的数量 则为乳化剂的65%以下。 稳定剂可以改善乳化沥青乳液的均匀性，延缓颗粒之间的凝聚 速度，提高乳液的贮存稳定性，增强与石料的粘附力，添加稳定 剂可以降低乳化剂的使用量。稳定剂通常分为两类： ① 无机稳定剂：无机稳定剂可延缓乳液的表面活性，常用的稳 定效果最明显的无机盐类有氯化钙、氯化镁和氯化铵等。 ② 有机稳定剂：它与阳离子乳化剂复合使用可对蜡含量高的沥 青的乳化和贮存稳定性有良好的作用。常用的有机稳定剂为聚乙 烯醇，此外还有聚丙烯酰胺、糊精、三聚氰胺甲醛树脂(MF)等。 稳定剂在生产乳化沥青时是同时加入还是生产后加入乳液中， 需要试验确定。除此之外，根据需要可在乳化剂溶液中添加无机 或者有机酸，调整PH值，可改善乳化效果，是否使用添加剂及添 加剂的量也需要试验确定。
4.管线式乳化机 1）普通管线式高剪切乳化机
组成：该乳化机为多层套筒式的剪切板单转子结构，每只套筒
都开有剪切槽与孔，每层转子套筒相间插入定子套筒的槽中。 工作过程：转子相对于定子高速旋转，从左管进入套筒的介质 通过剪切槽及剪切孔时不断被剪切粉碎, 形成细化的乳化介质。
2）三级管线式高剪切乳化机
（1）组成
注：
二、乳化沥青生产设备的分类
1.移动式沥青乳化设备
将主要装置固定在一个拖式底盘上或集装箱内，可 及时转移施工地点，一般为中、小生产能力的设备。 多用于工程分散、用量较少、频繁移动的公路工程。
2.组合式沥青乳化设备
各主要装置分别安装在数个集装箱内，通过拖车工地 转移后，吊装机具将几个总成安装组合成乳化设备。广 泛应用于不同工程量的公路工程施工与养护中。
1）罐体有立式、卧式等， 用来储存成品改性沥青。 2）为保持成品料的改性， 罐体设有保温层和导热油 油管以便进行沥青保温；
3）罐内装有不断地进行 搅拌的浆叶式搅拌器，以 避免聚合物发生离析。
4．阀门及管道循环系统
用来将若干个搅 拌罐、研磨机和成 品储存罐等连接成 为一整体，工作中 根据需要开启或关 闭不同的阀门而实 现不同的循环。 工作时循环泵转动，通过开启和关闭相应的阀门 可使改性沥青混合物在搅拌罐之间、搅拌罐、胶体 磨和成品料储存罐之间循环流动。
1)先将液态沥青与乳化剂水溶液初混，再 用胶体磨将混合液中的沥青破碎成微小颗 粒，并通过搅拌使微小的沥青颗粒均匀分 散在乳化剂水溶液中形成稳定的乳状液体， 称其为乳化沥青； 2)乳化沥青主要用于公路、 城市道路等工程中作为透 层、粘结层的喷洒，也可 作为冷态沥青混合料铺层 的结合料。
国内常用沥青乳化剂类型
（2）工作过程
沥青与乳化剂混合液从乳化机上部进入其内部后，被转子 带动，在离心力作用下高速通过定子和转子间的缝隙，并受 到剪切力、摩擦力、高频振动、漩涡等复杂力的作用，混合 液中的沥青被有效破碎并分散于乳化剂水溶液中。
2）光滑锥面胶体磨 （1）组成
该机的定子和转子 配合面为光滑锥面。
2）光滑锥面胶体磨 （2）工作过程
注：
（1）对于移动式的沥青改性设备，各装置安装在一 个拖式底盘上，可根据施工需要随时转移工地；
注：
（2）现代改性沥青生产设备中， 沥青和改性剂混溶的搅拌罐多用 导热油进行保温。
导热油
导热油又称传热油，是一种热量的传 递介质，因其具有加热均匀，调温控制 准确，能在低蒸汽压下产生高温，传热 效果好，节能，输送和操作方便。现已 被广泛应用于各种加热保温场合。 以前使用三氯联苯作为导热油,性能优越,但由于毒 性问题,已经禁止使用。目前使用最多的是以矿物油 (石油馏份，如价格相对比较低的12烷基苯) 为基础 油,加上抗氧化和清净分散剂作为导热油。 清净分散剂的作用是将已经氧化生成油泥的杂质悬 浮起来,并被过滤掉。
2）闭式系统乳化沥青生产设备
沥青和乳化剂分 别用输送泵通过管 路直接注入乳化机 内，流量计指示各 自流量。其优点是 不易使空气混入乳 化机，便于自动化 控制，乳液质量和 产量比较稳定。
三、乳化沥青设备生产工艺
沥青、乳化剂水溶液分别进行配制→沥青与乳化剂 水溶液流入胶体磨→沥青在胶体磨中剪切乳化→乳化 沥青进行储存与输送。
2.分类
乳化机可分为均化器类乳化机、胶体磨类乳化机、 管线式高剪切乳化机等三种。其中胶体磨通过转子 相对于定子高速运转，所产生的挤压和剪切力可对 沥青起到研磨及分散作用，因其生产率高，故胶体 磨式乳化机应用较为广泛。
3.胶体磨式乳化机（简称胶体磨） 1）平面槽式胶体磨 （1）组成
胶 体 磨
该胶体磨的定子和转子相对的端面 有一定的缝隙，其各表面有许多同心 的环槽或径向槽。
三、德国BMA-4型沥青改性设备
1.组成
2.生产工艺流程
1)启动沥青泵和螺旋输 送器,将基体沥青和聚 合物改性填料分别计量 并输送到混溶罐A中； 2)启动卧式储料罐中的 搅拌器，对加入到混溶 罐A中的基体沥青和聚 合物改性剂进行搅拌， 使二者初步溶混；
2.生产工艺流程
3)启动沥青泵2及胶 体磨，对罐A的聚合 物改性剂进行研磨、 剪切，使之初步细化 并与沥青均匀混合；
国产部分导热油产品组成物化性能表（1）
国产部分导热油产品组成物化性能表（2）
（二）沥青改性设备基本组成及工艺流程
SBS
液态沥青 稳定剂
成品料
（三）各工作装置介绍
1．胶体磨式研磨机
为利用研磨的方式来细化改 性沥青混合物的装置。 胶体磨可以使沥青与改性剂 很好地均匀混合，为生产改性 沥青的核心设备。
（二）乳化剂水溶液掺配系统
1.组成
乳化剂水溶液掺配系统主要由热水罐、 乳化剂水溶液掺配罐（或存储罐）和 水溶液输送泵等组成。
2.作用
该系统用来溶解乳化剂及其它添加剂，并具有升温、 保温、计量等功能，以制备符合沥青乳化工艺要求 的乳化剂水溶液。
（三）沥青乳化机
1.作用
通过增压、冲击、剪切、研磨等机械作用，使沥 青形成均细化颗粒，并稳定而均匀地分散于乳化剂 水溶液中，形成乳化沥青。
五、沥青乳化设备构造
该设备主要由沥青配制系统、乳化剂水溶液掺配系 统、沥青乳化机、乳液贮罐、计量控制系统及电器 系统等部分组成。
沥 青 乳 化 设 备 布 置 图
（一）沥青供给系统
1.组成
该系统一般由沥青罐、加热器、温度控制器、搅 拌器、液面控制器、沥青泵等组成。
2.作用与要求
其作用是为生产乳化沥青提供符合生产要求的沥 青制品。要求沥青供给系统应具有对沥青升温、控 温、保温的功能，并具有一定的容量。
进入胶体磨沥青混合液 借助与转子间的摩擦力随 转子一起旋转，在离心力 的作用下高速喷射到定子 上，然后通过定子和转子 间的缝隙，在剪切与摩擦 力作用下，液体被分裂成 细小颗粒而形成均匀的乳 液并从锥面的左侧流出， 从而完成了乳化过程。
3）综合式胶体磨 （1）组成
定子和转子配合表面前 半段为加工有粗凹槽表 面，后半段为光滑（或 细凹槽）表面。
2)用改性沥青拌制的混合料所铺筑的沥青路面，在 抗车辙性能、回弹模量、低温性能、水稳性、抗疲 劳能力和使用寿命等方面都优于普通沥青路面。故 改性沥青路面具有良好的耐久性、抗磨性，且高温 不软化，低温不开裂。
二、沥青改性设备构造
（一）总体构造
改性沥青设备由沥 青过滤、输送和计量 系统、改性剂输送和 计量系统、沥青和改 性剂混溶罐、研磨机 及传动系统、成品料 储存罐、导热油加热 系统、循环泵及动力 传动系统、机架和操 纵控制系统组成。
3.固定式沥青乳化设备
不需要搬迁，通常布置在大型沥青储存库或炼油厂 附近，构成有一定服务半径的乳化沥青生产基地。
对于固定式乳化沥青生产设备又分 1）开式系统乳化沥青生产设备
该系统中沥青和 乳化剂在自重作用 下，通过控制流量 阀门流入乳化机进 料漏斗；该系统设 备结构简单，但易 使空气混入乳化机 中而产生气泡，使 生产率大大下降。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2．沥青和改性剂搅拌罐(混溶罐) （1）组成 （2）结构特点
1)罐外设有导热油保温层；通 过罐内搅拌器将计量后注入罐 内的基体沥青和聚合物改性剂 进行搅拌溶混。 2)有的搅拌罐在内壁上装有对 称可变角度的导流板以配合搅 拌器使罐内的混合液体始终处 于流动状态，避免产生沉积和 离析现象。
3．成品料储存罐
（2）工作过程
3）管线式双转子乳化机 （1）组成与结构特点
该乳化机 为多层套筒 式剪切板双 转子结构， 没有定子但 有两个反向 高速旋转的 转子，故对 混合液的剪 采用两端介质中心管进料方式可增加进 切速度提高 料速度，而且有利于各种介质的混合。 了一倍。
4)通过循环沥青泵1将 罐A的混合物泵入搅拌 罐B中，并在罐B中通 过搅拌器进一步进行 搅拌、溶混；
2.生产工艺流程
5)沥青泵2及胶体磨对 B罐中的聚合物改性剂 再次进行研磨、剪切， 使之更进一步地细化、 均匀混合;
6)循环沥青泵1将混合 物由B罐打入A罐中进行 新一轮循环，磨碎循环 过程每进行一次，聚合 物改性剂就被细化一次， 且温度升高1℃；
5．操纵控制系统
具有自动和手动两套系统。其自动控制系统多采 用可编程序控制器，功能如下： （1）控制基体沥青由基体沥青罐泵入搅拌罐； （2）对基体沥青及改性沥青进行称量； （3）准确控制循环泵、沥青或溶液搅拌器以及胶体 磨的启闭； （4）控制改性沥青从储存罐中输出； （5）控制所有闸门、阀门的启闭。
长安大学公路养护机械结构课教学
制作：展朝勇
第七章 改性沥青及乳化沥青生产设备 第一节 改性沥青生产设备
第二节 乳化沥青生产设备
第一节 改性沥青生产设备
一、改性沥青的含义及特点
1)改性沥青：在热态沥青中加入改性材料，如丁苯 橡胶(SBR)、合成橡胶(SBS：苯乙烯－丁二烯共聚 物)、聚氯乙烯(PUC)、聚乙烯(LDPE)等，并将改性 材料充分细化，以使沥青的路用性能得到改善；