硫磺改性沥青性能概述
硫磺改性沥青应用技术
硫磺改性沥青应用技术
张善士
【期刊名称】《交通世界》
【年(卷),期】2008(000)011
【摘要】硫磺与沥青有很好的相容性，与集料有很好的粘结性，拌和过程中在骨料的剪切下，使硫磺以非常细的颗粒均匀地分散在沥青中，部分呈化学结合．在沥青中溶解，在沥青相中分散，可以使粘稠的沥青变的稀释，最终形成结晶，达到改性的结果。
使用添加硫磺的胶结料拌和出的混合料，使结构抗压、抗裂性增强，提高沥青路面的高温抗车辙性能，协助改善低温性能，提高混合料的水稳定性。
【总页数】2页(P164-165)
【作者】张善士
【作者单位】河北省承德路桥建设总公司
【正文语种】中文
【中图分类】U414.75
【相关文献】
1.硫磺改性沥青混合料(SEAM改性沥青混合料)高温稳定性能的分析 [J], 李双祥;赵德荣
2.硫磺改性沥青应用技术 [J], 张善士
3.杜仲胶/硫磺对橡胶粉改性沥青与混合料性能的影响研究 [J], 彭志新
4.硫磺SBS改性沥青流变性能及其混合料路用性能试验研究 [J], 高运
5.炼厂低附加值硫磺作改性沥青稳定剂的探索研究 [J], 金萍;张文慧;孙殿杰;张红娟;祁聪
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浅谈硫磺改性沥青技术
浅谈硫磺改性沥青技术硫磺，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。
Thiopave沥青混合料性能评价
图 ３ 电子显微镜下硫 晶体生成的网状结构
试验 中沥青 混合 料均 采用 Ｓｅ ｅ６／０基 ｈｌＰｎ０８ ｌ 质 沥青 ，其技术 指标见 表 ３ 。
２ ２ 配合 比 ．
试验所用 的级配密级配细粒式沥青 混合 料 Ａ １ ，具体级配设计如表 ４所示。Ａ中，骨料的剪切
使硫磺以非常细的颗粒均匀地分散在沥青混合料 中，部分硫磺 与沥青呈 化学结合，溶解在沥青 中，这一部分硫磺作为沥青稀释剂 ， 使粘稠 的沥
青 变得稀 释 ；另 一部分硫 磺分 散在 沥青相 中 ，溶
解和分散的硫磺最终都形成结晶，作为结构强度
增 强剂 ，达到沥青 改性 的效果 。 图 ２就是熔 融硫 在 沥青 中的分散状 态 ，图 ３是硫 晶体生 成 的网状
２１ 年 １ ０ １ ２月
石 油 沥 青
Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｓ Ｈ Ｌ Ｅ Ｒ ＬＵ Ａ Ｐ Ａ Ｔ
第２ ５卷第 ６期
Ｔ ｉｐ ｖ ｈｏ ａ ｅ沥青 混 合 料 性 能评 价
孙敏 辛星 ， ， 渠广镇
［． １ 山东省公路建设 （ 集团）有 限公 司 ， 济南 ２００ ；２ ５２０ ．山东省交通科学研究所 ， 济南 ２０３ ］ ５０ １
③添加 Ｔ ｉ ａｅ ｈ ｐｖ 改性剂后饱和度 Ｖ Ａ增加， ｏ Ｆ
说明 Ｔｉ ａｅ ｈ ｐｖ 改性剂的加入使得矿料间有效沥青 ｏ
层 厚 度增加 。
＠Ｔ ｉ ａｅ ｈ ｐｖ 沥青混合料的稳定度和流值 明显 ｏ
高于普通沥青混合料 ，Ｔ ｉ ａ ： ｈ ｐｖ 沥青 ＝ ０ ７ ｏ ｅ ３ ：０与
究 。Ｔ ｉ ａｅ ｈ ｐｖ 是壳牌在 Ｓ Ａ ｏ Ｅ Ｍ技术的基础上结合 温拌开发的一种新技术 （ 壳牌赛欧铺） 。
硫磺沥青
硫磺沥青20世纪初，人们就发现在沥青混合料中加入硫磺能够改善混合料的物理结构和力学性能。
20世纪80年代早期，美国洛克邦得公司通过在硫磺中添加一种烟雾抑制剂研制成功SEAM颗粒。
SEAM在150℃以下不产生H2S和SO2，硫蒸汽的浓度也很低，对环境污染比其它改性剂要少许多。
和其它常规沥青相比，使用SEAM改性沥青混合料的路面几乎看不到泛油现象。
强度、耐久性和抗车辙性能明显提高，道路的使用寿命延长。
对于一些由较差的石料组成的沥青混凝土，适量添加SEAM则对其有明显的补强作用。
SEAM（Sulphur—Extended Asphalt Modifierde）即硫磺强化改性剂，是在硫磺里面添加了烟雾抑制剂和增塑剂等成分制成的半球状黑褐色固体颗粒。
单质硫的熔点只有115℃，在沥青混凝土拌和的高温过程中易产生硫蒸汽、二氧化硫、硫化氢等刺鼻的有害气体和烟雾。
因此，直接加入硫副作用太大，而SEAM是在硫磺里添加烟雾抑制剂和增塑剂成分。
经试验该改性剂在150℃以下不产生有害气体，增塑剂则提高了硫的质量及硫磺改性的强度和耐久性。
硫与沥青有很好的相容性，与集料也有很好的粘结性。
在适当的温度和骨科的剪切下，SEAM 可迅速融化，并以非常细的液滴均匀地分散在沥青和沥青混合料中。
与沥青中部分呈化学结合。
硫在沥青中的溶解、分散，可以使粘稠的沥青变稀，最终形成结晶，达到改性的效果。
添加硫磺的胶结料拌和出的沥青混合料使结构增强。
通过试验，发现加入SEAM沥青改性剂后，改性沥青的耐高温性能和低温性能都得到了改善[1]，提高了混合料的抗水损害能力。
一、相容性SEAM改性剂微粒在沥青中的形态和溶胀程度主要取决于SEAM改性剂和沥青的相容性。
根据高聚物共混的有关理论，极性相近、溶度参数相近、表面张力相近、分子量相近和粘度相近的两相物质能够实现良好共混【2】。
由于SEAM改性剂和沥青在分子量、粘度和表面张力等方面相差悬殊，因此不能通过渗透、扩散等作用在分子级上达到均匀共混。
硫改性沥青机理分析_杨锡武
第21卷第3期石家庄铁道学院学报(自然科学版)V o.l21No.3 2008年9月J OURNAL OF S H IJI A Z HUANG RA I L WAY I N ST I T UTE(NATURAL SC I ENCE)Sep.2008硫改性沥青机理分析杨锡武,刘克(重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074)摘要:游离硫与交联硫的结构、性能差异较大,对沥青作用机理截然不同。
应用聚合物补强、增韧等改性理论对这两种不同形式的硫的改性机理分别进行分析。
认为游离硫对高温性能改善不明显并降低低温性能,交联硫则能同时改善高、低温性能。
根据游离硫、交联硫含量与延度的对应关系,认为硫的存在形式是影响沥青低温性能的关键因素。
当游离硫与交联硫比例大于6.5时沥青低温变形能力降低,小于6.5时低温变形能力提高。
可利用此比例作质量控制指标,并应采取各种措施降低此比例以提高硫改沥青性能。
从粘附面积、强度两方面分析粘附性能,认为硫改性沥青对石料润湿能力强,极性强,酸值高,能改善沥青-石料粘附性。
分析老化因素及老化阶段,认为硫改性沥青能抑制各种老化因素的作用,并减小高温施工阶段的物理老化。
关键词:硫;改性沥青;游离硫;交联硫;SEAM;改性机理;粘附性;耐老化性能中图分类号:U416.217文献标识码:A文章编号:1674-0300(2008)03-0043-061引言硫改性沥青(下称硫改沥青)技术的发展过程是曲折的。
早在1900年人们就开始利用硫来改善沥青路用性能[1]。
之后由于硫价格高涨,聚合物改性沥青技术推广应用,以及硫沥青混合料在生产过程中释放H2S等含硫气体等问题,严重制约了硫改沥青技术发展。
20世纪80年代初期,美国洛克邦得公司的SEA(硫稀释沥青)技术较好地解决了硫改沥青生产过程中含硫气体排放问题,其改性剂SEAM价格低廉,使用方便,得到广泛应用。
SE A技术使硫改沥青技术发展迎来新的阶段。
2000年我国引进了该项技术并在天津成功铺筑了试验路,国内研究报道虽有增加但多偏向于性能方面,而对于机理方面研究尚少。
硫磺温拌改性沥青技术应用研究
硫磺温拌改性沥青技术应用研究
在南方多雨地区,高速公路易出现车辙及水损坏等早期破坏现象,严重影响道路的使用寿命。
为增强高速公路沥青路面的高温稳定性和水稳定性能,保证车辆能够安全快速行驶,并延长道路使用年限,应从沥青材料和沥青混合料方面着手,采取有效措施提高沥青的流变性能和耐久性,有效控制沥青混合料施工过程,从而提高沥青混合料的高温抗车辙性、抗水损害等性能,适应现代交通发展的需求。
硫磺是我国四大发明中火药的制作原料之一,随着石油工业的迅猛发展,堆积的大量硫磺给环境保护带来了极大的挑战,如何有效的利用硫磺已成为当前亟待解决的问题。
本文采用硫磺作为温拌改性剂,不仅为硫磺的处理找到了新的出路,也为日益紧缺的道路沥青材料找到了替代品。
本文系统研究了硫磺温拌改性沥青混合料的应用技术,依托实体工程铺筑了试验段；重点研究了硫磺温拌沥青混合料在拌合、摊铺、压实过程中的温度变化规律及降温影响因素；从实际出发对该技术的原材料技术指标、配合比设计和施工工艺等方面进行了系统研究。
结果表明,硫磺改性沥青混合料具有较好的高温稳定性和水稳定性等路用性,能,硫磺温拌沥青混合料出料温度比热拌混料至少低25℃,且采用硫磺温拌改性沥青混合料铺筑的沥青路面使用性能良好,采用硫磺替代部分沥青降低了生产成本,具有明显的经济效益。
硫磺改性剂在沥青改性技术中的性能研究
硫磺改性剂在沥青改性技术中的性能研究介绍了硫磺改性剂在沥青改性技术的应用背景及研究必要性，在分析和研究国内外硫磺改性剂应用现状的基础上，阐述了硫磺改性剂的作用原理及在现阶段使用过程中的优势，并提出了其在改性技术中应用的主要问题。
标签：硫磺改性剂；改性技术；拌合1 研究背景和必要性硫磺改性技术，也被称为SEAM技术，上世纪70年代广泛应用在北美地区。
近年出现的硫磺改性混合料技术就是SEAM技术在实际生产过程中应用的体现，硫磺对于沥青有着非常好的强化作用，同时还能在沥青混合料中起到粘结和填充作用，欧洲、美国、加拿大等地多年前已经应用。
壳牌公司推出的专利产品Thiopave（赛欧铺）改性剂，在使用过程中直接被加入到拌合仓，改性剂作为添加剂与沥青、骨料粘结，在物理层面上作为18～26%的沥青成分，化学层面添加剂在高温状态下可溶解到沥青里，起到降低沥青粘度，并改善沥青混合料的流动性，达到拌合更加均匀，并在SBS改性沥青混合料中，生产温度和压实温度降低20-30℃的情况下，硫磺改性剂作为交联剂使得不饱和键交联成网状结构，使得结构更加稳定。
除了欧美地区，中国辽、苏、两广和京津一带也都成功了应用此技术。
[1]文章将系统全面地研究SEAM改性沥青混合料路面的马歇尔性能指标、高温、低温稳定性、水稳定性和疲劳性能，影响SEAM改性沥青混合料性能的因素。
研究成果对SEAM改性沥青混合料路面的推广应用、优化沥青路面材料和路面结构、节约沥青路面投资具有一定参考价值。
并针对性试验分析与理论研究的基础上，研究和实践有效的SEAM硫磺改性剂添加工艺。
建立切实可行的评价体系，形成适合于辽宁省实际的SEAM改性沥青混合料路面性能评价指标。
[2]2 硫磺改性剂的特性SEAM改性沥青混合料与其他改性沥青相比，因硫磺能够代替一部分沥青，使得在经济成本上低于普通沥青混合料。
但我国在优质的重交通沥青和改性沥青技术的研究上起步相对较晚，自1992年首次应用改性沥青铺设机场跑道以来，改性沥青技术得到较大的发展。
硫磺改性沥青混合料基本性能的研究
ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ｍｉ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ（ ＡＣ 一 １ ３ ａ ｎ ｄ ＡＣ 一 ２ Ｏ） ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｌ ｆ ｕ ｒ － ｍｏ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ｍｉ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｗｅ ｒ ｅ
量（ 硫磺 占硫磺 改性 沥青 胶 结料 的质 量百 分 比分 别 为 ０ ％、 ３ ０ ％、 ３ ５ ％、 ４ ０ ％） 作 为对 比， 采 用 浸水 马歇 尔试 验、 冻融 劈裂试 验 、 汉堡 车辙试 验测试 了其 水稳定 性能 ， 采 用车 辙试验 、 三点 小梁弯 曲试验 和 Ｏ ｖ ｅ ｒ ｌ ａ ｙ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ
试 验 分 别 测 试 了其 高 温 性 能 、 低 温性 能与 疲劳性 能 ， 采 用 动 态 模 量 试 验 获 得 了 其 力 学 参 数 ．结 果 表 明 ：添
加质 量分 数为 ３ ０ ％硫磺 后 ， Ａ Ｃ 一 １ ３和 Ａ Ｃ ． ２ ０ 沥 青混 合料 动稳 定度 分别 提 高 了 １ ８ ％和 ２ ６ ％， 疲 劳 开裂 性能 有 所提 高 ， 低 温性 能 没有 明显改 变 ．添加 不 同质 量 分数 的硫 磺 ， 沥 青混 合 料 的水 稳定 性 能 明显 降低 ， 其 中
Ｂａ ｓ ｉ ｃ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｌ ｆ ｕ ｒ — Ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ Ａｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ Ｍｉ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ
Ｙ ＥＭａ ｎ ， ＨＵＸ ｉ ａ ｏ ｄ ｉ ’ ， Ｓ Ｕ ＮＱ ｕ ａ ｎ。 Ｂ Ａ ＩＴ ａ ｎ
第３ ９ 卷第 ４ 期
２ ０ １ ７ 年８ 月
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SEAM硫磺改性沥青性能概述
硫磺是性能优良的沥青改性剂，硫磺改性沥青混合料的强度和高温稳定性远高于普通沥青混合料和大部分改性沥青混合料，同时拌合温度低于普通沥青混合料20~30。
C，是一种适用于重载交通且节能环保的路面材料。
一、硫磺沥青对材料的要求，为保证硫磺改性沥青的水稳定性，基质沥青应选用90#沥青，且掺量不宜大于40%。
使用石灰岩集料的硫磺改性沥青混合料的水稳定性要好于使用玄武岩集料的硫磺改性沥青混合料，分析表明，硫化沥青与碱性集料的黏附性较好，若使用中性或酸性集料时，应同时采取抗剥落措施，并应进行水稳定性检测。
胺类和非胺类抗剥落剂都能提高硫化沥青的水稳定性，以非胺类抗剥落剂更好。
二、水稳定性随着孔隙率的降低而提高，因此在一定条件下可通过降低孔隙率来提高硫化沥青的水稳定性而不必担心硫化沥青出现波动变形，硫化改性沥青混合料路面压实度应控制在98%以上。
三、SEAM硫磺改性沥青对沥青混合料的低温性能的改善不明显。
四、硫磺掺量在15~25%之间时，硫磺与沥青发生化学反应形成硫化沥青，减少了基质沥青的油份，提高了黏附性，超过这一限量值，将不再提高沥青的黏附性。
五、硫磺掺量为10%时，改性沥青的各项力学性能均不及普通沥青混合集料，掺量为15%时水稳定性最佳；掺量超过30%，硫化
沥青的抗车辙和抗疲劳（动稳定度和60min位移指标）性能增长变缓甚至会出现下降(主要与基质沥青性能有关)；在掺量为40%以下时，掺量越大，抗高温变形能力越强。
改性沥清的作用机理
硫磺能与沥青发生化学反应，减少沥青的油份（芳香分和胶质），增加饱和分和沥青质。
超量掺加的硫磺会以非常细的晶体均匀分布在沥青中，结晶硫会在混合料中形成晶体网状结构，增加沥青混合料的结构强度和稳定性，掺量大于30%的沥青混合料的高温稳定性较低掺量的好。
硫化沥青混合料的施工温度应不大于150。
C。