彭開(kāi)均

(鳳岡公路管理段)

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淺談硫磺改性瀝青混合料的推廣及應(yīng)用

彭開(kāi)均

(鳳岡公路管理段)

硫磺改性瀝青混合料具有廣闊的應(yīng)用前景，便對(duì)硫磺改性瀝青混合料的性能以及瀝青混合料中摻入硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑后的性能研究?jī)蓚€(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探析，從而詳細(xì)的論述了公路行業(yè)中硫磺改性瀝青混合料的推廣和應(yīng)用情況。

硫磺改性瀝青混合料；硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑；性能研究

1 硫磺改性瀝青混合料的性能

1.1 瀝青混合料中硫的作用

當(dāng)溫度達(dá)到了70 ℃后，硫磺就開(kāi)始軟化并成為膠狀體，當(dāng)溫度達(dá)到115 ℃時(shí)，硫磺就會(huì)完全的液化，當(dāng)與瀝青溶合到一起后就會(huì)降低瀝青的黏度，那么混合料就會(huì)變得更加容易拌和、攤鋪和碾壓，也就增加了瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)性能。當(dāng)溫度小于80 ℃時(shí)，硫磺是固體形式的，將其與瀝青混合到一起后就會(huì)形成結(jié)晶，那么就會(huì)提升其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定度和強(qiáng)度。硫磺與集料有很強(qiáng)的附著性，那么與普通的瀝青混合料相比，其抗水損害的能力就會(huì)大大加強(qiáng)，并且不會(huì)出現(xiàn)泛油和裂縫的問(wèn)題。

1.2 在摻入適量的硫磺后，可獲得各種性能的瀝青面層

遵循等體積的替代原則，我們就可以用等體積的硫磺來(lái)替代瀝青，那么就可以根據(jù)實(shí)際的需求來(lái)獲得相應(yīng)性能的瀝青面層。應(yīng)用硫磺改性瀝青混合料時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以采用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)其配合比，設(shè)計(jì)人員先設(shè)計(jì)出最佳的油石比，之后分別計(jì)算出瀝青和硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑的用量，并以易操作的原則為基礎(chǔ)確定最后的配比。在計(jì)算瀝青和硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑的用量時(shí)，我們應(yīng)按照以下的公式計(jì)算：(瀝青+硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑)%(總油石比)=10 000AR/10 000R-100Ps(R-1)+APs(R-1)，在這一公式中，A代表常規(guī)混合料設(shè)計(jì)中瀝青的重量和含量的百分比，R則代表硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑的替代系數(shù)，通常其值為1.7，Ps則為最終粘料中的硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑的重量百分比。瀝青和硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑兩者比值的不同，便可以獲得不同性能的混合料，如兩者的比值為50∶50時(shí)，就可以得到更硬的全剛性混合料，比值為60∶40時(shí)，就可以得到半剛性的混合料，比值為70∶30時(shí)，就可以得到柔性的混合料。

1.3 獲得硫磺改性瀝青混合料的方式

從密度的角度來(lái)看，硫磺是瀝青的2倍，那么如果仍然采用傳統(tǒng)的方法將兩者混合，其均勻性是很差的，并且混合以后兩者會(huì)很快的分離沉淀，因此，是不能夠?qū)⑵渥龀梢簯B(tài)的改性瀝青來(lái)使用的，在生產(chǎn)的過(guò)程中建議將其硫磺直接投放，由于骨料具有較強(qiáng)的剪切作用，那么就能起到改性的效果，從而獲得硫磺改性瀝青混合料。

2 瀝青混合料中摻入硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑后的性能研究

2.1 所選擇的主要材料

我們所選擇的硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑是北京利安隆瀝青科技發(fā)展有限公司提供的，瀝青采用的是AH-90。選用的砂為中砂，含泥量為3.88%，0.5～1 cm的碎石含泥量為0.7%，針片狀顆粒含量為8.8%，壓碎值16.0%；1～2 cm的碎石含泥量為0.5%，針片狀顆粒含量12.4%，壓碎值19.5%，其他各類材料的性能指標(biāo)也都是符合相應(yīng)的規(guī)范要求的。

2.2 瀝青混合料的性能試驗(yàn)。

(1)馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)。先將礦料加熱到160 ℃，進(jìn)行拌和作業(yè)時(shí)將硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑直接加入進(jìn)去，成型時(shí)其溫度不應(yīng)超過(guò)140 ℃，雙面各擊實(shí)80次。之后對(duì)試件進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度的試驗(yàn)，根據(jù)其試驗(yàn)的結(jié)果，從而準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)瀝青混合料受水損害時(shí)抗剝落的能力，其最終的試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)的結(jié)果

(2)車轍試驗(yàn)。進(jìn)行這一試驗(yàn)的主要目的就是評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫性能，并科學(xué)的計(jì)算出其高溫狀態(tài)下的抗車轍能力，試驗(yàn)的過(guò)程中，輪壓為0.7 MPa，現(xiàn)場(chǎng)溫度為60 ℃，試驗(yàn)的結(jié)果為動(dòng)穩(wěn)定度3 910次/mm，變異系數(shù)為7.8%。

(3)低溫彎曲破壞試驗(yàn)。進(jìn)行這一試驗(yàn)的主要目的為評(píng)價(jià)在規(guī)定的加載速度和溫度狀態(tài)下的瀝青混合料抗彎曲破壞的能力，試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度為零下10 ℃，加載的速度為50 mm/min，試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)能夠科學(xué)的反映出混合料的低溫抗裂性能如表2。

表2 低溫彎曲破壞試驗(yàn)的最終結(jié)果

(4)凍劈裂試驗(yàn)。這一試驗(yàn)就是指在規(guī)定的條件下對(duì)瀝青混合料試件進(jìn)行凍融劈裂循環(huán)，在混合料試件受到水損害的過(guò)程中，準(zhǔn)確的計(jì)算出其前后的破壞強(qiáng)度比，從而科學(xué)的評(píng)價(jià)出瀝青混合料的水穩(wěn)定性，其具體的試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 凍劈裂試驗(yàn)的具體結(jié)果

2.3 安全情況檢測(cè)

進(jìn)行拌和作業(yè)時(shí)，如果溫度接近了165 ℃，在拌和料倉(cāng)處檢測(cè)到其硫化氫和二氧化硫的濃度都達(dá)到了3 ppm，進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，攤鋪機(jī)進(jìn)料斗周圍的濃度也在2～3 ppm的范圍內(nèi)，是符合相應(yīng)的安全要求的。而如果拌和的溫度在145 ℃時(shí)，是不會(huì)產(chǎn)生有害氣體的。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果的比較

在普通的瀝青混合料中摻入了適量的硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑后，其各方面的性能都得到了一定提升，現(xiàn)將兩者的性能數(shù)據(jù)對(duì)比如表4。

表4 試驗(yàn)結(jié)果的比較

2.5 應(yīng)用硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑時(shí)的注意事項(xiàng)

(1)控制好拌和作業(yè)時(shí)拌和料的溫度。在將硫磺與瀝青混合之后是會(huì)降低瀝青的粘度的，更易操作，但也要控制好拌和料的溫度，其溫度不應(yīng)超過(guò)150 ℃，建議控制在135～145 ℃的范圍內(nèi)，這樣就不會(huì)釋放有害氣體，保護(hù)了環(huán)境；(2)重視檢測(cè)工作?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配置檢測(cè)硫化氫和二氧化硫的設(shè)備，定時(shí)的檢測(cè)釋放氣體的濃度，應(yīng)有人員實(shí)時(shí)的監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)的情況，任何會(huì)接觸到拌和作業(yè)的工作人員，都應(yīng)檢測(cè)其硫化氫的含量；(3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室操作時(shí)，應(yīng)保持室內(nèi)具有良好的通風(fēng)條件，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)避開(kāi)下風(fēng)頭，保證有害氣體的濃度是符合要求的；(4)在1 h的范圍內(nèi)，硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑中的煙霧抑制劑能更好的發(fā)揮作用，隨著時(shí)間和溫度的不斷提升，其就會(huì)釋放出更多的有害氣體，因此，嚴(yán)禁提前生產(chǎn)，混合料拌和完成后應(yīng)立即送到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作為一種新型的材料，硫磺改性瀝青混合料能夠更好的發(fā)揮出硫磺的改性作用，在應(yīng)用硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑時(shí)，只要相關(guān)人員嚴(yán)格的遵循規(guī)范和流程進(jìn)行作業(yè)，其也是符合環(huán)保的要求，并且作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)也是安全的。在最大限度的減少資金投入的情況下，硫磺改性瀝青混合料能夠充分的提升混合料的性能和路面的耐久性，其也具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 張曉華.對(duì)硫磺改性瀝青混合料的路用性能探討[J].西南公路，2011.

[2] 王艷華.改性瀝青混合料設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用研究[J].公路工程，2014.

[3] 宋立國(guó).淺談硫磺改性瀝青混合料的設(shè)計(jì)與研究[J].交通世界，2012.

2015-05-12

彭開(kāi)均(1976-)，男，貴州遵義人，中級(jí)，研究方向：道路橋梁。

U416.217

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1008-3383(2015)11-0010-01