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浅谈硫磺改性沥青技术

文章出处:未知人气:发表时间:2021-09-07 11:24
硫磺,外观为淡黄色脆性结晶或粉末,表面不平坦或粗糙,导热性和导电性差,易砸碎,断面呈蜂窝状。其分子量为32.06,闪点为207℃,熔点为119℃,沸点为444.6℃。硫磺不溶于水,微溶于乙醇、醚,易溶于二氧化硫。硫磺在加热过程中,在特定的温度下相态将发生变化:黄色固体—黄色流动液体(112℃)—暗棕色黏稠液体(250℃)—暗棕色易流动液体(300℃)—橙黄色液体(445℃)—草黄色气体(650℃)—无色气体(900℃)。
 
硫磺的8元环结构
将硫磺加入沥青中这一想法由来已久,硫磺是一种传统的沥青或者沥青混合料改性剂,在SBS或者SBR聚合物改性剂出现之前,人们就尝试使用硫磺来改善和提高沥青的性能。当温度达到70℃后,硫磺开始软化并成为胶状体,当温度达到115℃后,硫磺就会完全的液化,当与沥青溶合到一起后就会降低沥青的黏度,使得混合料变得更加容易拌和、摊铺和碾压,增加了沥青混凝土的结构性能。当温度小于80℃时,硫磺是固体形式的,将其与沥青混合到一起后就会形成结晶,提升其结构的稳定度和强度。硫磺与集料有很强的附着性,与普通的沥青混合料相比,其抗水损害的能力大大加强,并且不会出现泛油和裂缝的问题。
 
工业硫磺
回顾近一个半世纪硫磺改性沥青的探索和实践,可以将其分为三个阶段,包括单一硫磺改性沥青、复合硫磺改性沥青、特种硫磺改性沥青。
 
 单一硫磺改性
单一硫磺改性技术(Sulfur-Extended Asphalt,简称SEA),在20世纪80年代初应用广泛,但是加入单质硫磺副作用太大,单质硫磺的熔点为115℃,在高温熔融状态下容易产生硫蒸汽、SO2和H2S等有害气体,有刺鼻气味和烟雾产生。
 
 复合硫磺改性
随着社会的进步和科技的发展,产生了复合硫磺改性沥青技术,即将硫磺、烟雾抑制剂复合,硫磺在150℃下不产生H2O、SO2,硫蒸汽的浓度也很低,在有效实现替代和改性沥青的同时,减小了对周围环境的污染。同时,添加硫磺可以提高沥青混合料的强度和耐久性,使得硫磺改性沥青混合料与其他常规沥青混合料相比几乎没有泛油现象,抗车辙性能明显提高,道路的使用寿命较长,维修费用低。之后,硫磺强化沥青改性剂技术被壳牌公司购买,并开发出了Thiopave(赛欧铺)硫磺改性沥青混合料技术。这项技术是将一些复合改性剂和硫磺一起进行预处理,然后制成小颗粒,这些小颗粒可在拌和过程中直接投入沥青混合料,改性赛欧铺颗粒一接触热混合料就迅速融化,它可以降低沥青混合料的拌和温度,作为一种新型的硫磺基温拌沥青混合料来生产,而且这种温拌技术可以在生产和铺筑过程中减少硫磺烟雾和气味的产生。
 
 特种硫磺改性
另一种特种硫磺改性技术(ARP)是在硫磺的基础上加入沥青后制作出的改性沥青粒料,可以直接投放到搅拌锅中使用。用它配置的沥青混凝土有非常高的马歇尔稳定度和车辙试验动稳定度,按照superpave的低温性能评价试验证明其具有良好的低温使用性能。
综上,硫磺应用于沥青混凝土中可通过两种加工方式实现:一种是将特殊加工好的硫磺添加剂颗粒直接加入普通沥青或沥青混凝土中,经搅拌混合均匀后即得到硫磺改性沥青混凝土;另一种是将硫磺、普通沥青和其他多种添加剂通过特殊加工生产出一种新型的颗粒状硫磺改性沥青产品,这种固体硫磺改性沥青颗粒可以全部替代普通沥青或重交沥青。由此可见,硫磺改性沥青混合料技术作为改性沥青混合料的一种,在提高材料质量和路用性能的同时,可以最大限度地替代沥青,提高资源利用效率,在我国具有重要的现实意义。

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