摘 要：介紹了硫磺改性劑在瀝青改性技術(shù)的應(yīng)用背景及研究必要性，在分析和研究國(guó)內(nèi)外硫磺改性劑應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，闡述了硫磺改性劑的作用原理及在現(xiàn)階段使用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)，并提出了其在改性技術(shù)中應(yīng)用的主要問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：硫磺改性劑；改性技術(shù)；拌合

1 研究背景和必要性

硫磺改性技術(shù)，也被稱為SEAM技術(shù)，上世紀(jì)70年代廣泛應(yīng)用在北美地區(qū)。近年出現(xiàn)的硫磺改性混合料技術(shù)就是SEAM技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的體現(xiàn)，硫磺對(duì)于瀝青有著非常好的強(qiáng)化作用，同時(shí)還能在瀝青混合料中起到粘結(jié)和填充作用，歐洲、美國(guó)、加拿大等地多年前已經(jīng)應(yīng)用。

殼牌公司推出的專利產(chǎn)品Thiopave（賽歐鋪）改性劑，在使用過(guò)程中直接被加入到拌合倉(cāng)，改性劑作為添加劑與瀝青、骨料粘結(jié)，在物理層面上作為18～26%的瀝青成分，化學(xué)層面添加劑在高溫狀態(tài)下可溶解到瀝青里，起到降低瀝青粘度，并改善瀝青混合料的流動(dòng)性，達(dá)到拌合更加均勻，并在SBS改性瀝青混合料中，生產(chǎn)溫度和壓實(shí)溫度降低20-30℃的情況下，硫磺改性劑作為交聯(lián)劑使得不飽和鍵交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。除了歐美地區(qū)，中國(guó)遼、蘇、兩廣和京津一帶也都成功了應(yīng)用此技術(shù)。[1]

文章將系統(tǒng)全面地研究SEAM改性瀝青混合料路面的馬歇爾性能指標(biāo)、高溫、低溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和疲勞性能，影響SEAM改性瀝青混合料性能的因素。研究成果對(duì)SEAM改性瀝青混合料路面的推廣應(yīng)用、優(yōu)化瀝青路面材料和路面結(jié)構(gòu)、節(jié)約瀝青路面投資具有一定參考價(jià)值。并針對(duì)性試驗(yàn)分析與理論研究的基礎(chǔ)上，研究和實(shí)踐有效的SEAM硫磺改性劑添加工藝。建立切實(shí)可行的評(píng)價(jià)體系，形成適合于遼寧省實(shí)際的SEAM改性瀝青混合料路面性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。[2]

2 硫磺改性劑的特性

SEAM改性瀝青混合料與其他改性瀝青相比，因硫磺能夠代替一部分瀝青，使得在經(jīng)濟(jì)成本上低于普通瀝青混合料。但我國(guó)在優(yōu)質(zhì)的重交通瀝青和改性瀝青技術(shù)的研究上起步相對(duì)較晚，自1992年首次應(yīng)用改性瀝青鋪設(shè)機(jī)場(chǎng)跑道以來(lái)，改性瀝青技術(shù)得到較大的發(fā)展。近年來(lái)，首都機(jī)場(chǎng)高速、八達(dá)嶺高速、珠海F1方程式賽車跑道等項(xiàng)目分別應(yīng)用了殼牌、Novophalt等改性瀝青，國(guó)內(nèi)的盤錦、歡喜嶺、蘭亭、東海等品牌改性瀝青也被國(guó)內(nèi)外的高等級(jí)道路中應(yīng)用。[3]

SEAM作為一種新型的瀝青混合料改性劑，是在硫磺里加入了煙霧抑制劑和增塑劑的成分。150℃的環(huán)境下，因?yàn)闊熿F抑制劑的存在，有害氣體的排量減少。增塑劑的加入，使得硫磺在強(qiáng)度和耐久性能上得到提升。硫磺以顆粒的形式均勻分散于瀝青混合料里，部分硫磺作為瀝青稀釋劑的角色，粘稠的瀝青因硫磺與瀝青化學(xué)的結(jié)合而得到稀釋。

SEAM改性，從原理上分析主要分為兩部分，一為硫磺與瀝青的作用，二為硫磺與集料的作用。硫磺對(duì)瀝青的高低溫性能有所提升，對(duì)石料的粘附性也有所改善，此外游離的硫磺對(duì)瀝青混合料起到整體增強(qiáng)的作用。硫磺是在瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程中直接投入到拌合機(jī)的拌缸中，骨料加熱剪切實(shí)現(xiàn)其在混合料中的分散，硫磺改性劑在礦料表面形成一層薄膜，隨后的攪拌過(guò)程使改性劑膜的厚度逐漸變成微米數(shù)量級(jí)，它們很好的滲透、擴(kuò)散、互溶、結(jié)合，因此在攪拌過(guò)程中骨料的摩擦、碰撞、剪切等都是加速瀝青與硫磺相融、擴(kuò)散的有利因素，瀝青薄膜與SEAM改性劑膜緊密接觸，提供了強(qiáng)大的界面力，分子在相互滲透時(shí)形成了過(guò)渡層，因此SEAM的加入，抗剝落能力大幅度提高，甚至對(duì)于花崗巖等的酸性礦料，也不需要另?yè)郊涌箘兟鋭?。[4]

現(xiàn)代的公路因外界的交通密度大、車輛軸載重、合在作用頻率高等特點(diǎn)，在使用過(guò)程中易出現(xiàn)高溫車轍、低溫裂縫、抗滑性能衰降快、使用年限時(shí)間變短等問(wèn)題。因此為了使瀝青路面在高溫狀態(tài)下不推移、低溫狀態(tài)下不開(kāi)裂、道路安全快速的行車、使用壽命延長(zhǎng)。因此提高瀝青的流變性能、改善瀝青與集料的粘附性、延長(zhǎng)瀝青的耐久性，能更好的適應(yīng)現(xiàn)代交通的要求。硫磺改性瀝青因其造價(jià)低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，以往工程修筑的改性瀝青混合料試驗(yàn)路，效果良好。

針對(duì)遼寧省的現(xiàn)今公路在運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)的各種病害問(wèn)題上來(lái)看，在部分路線、路段上分別出現(xiàn)了不同程度的車轍、水損害、網(wǎng)裂和低溫裂縫等病害，這些問(wèn)題的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了路面的行車安全、服務(wù)水平及使用壽命。硫磺改性劑的出現(xiàn)可以顯著提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性能以及低溫開(kāi)裂性能，在工程造價(jià)不過(guò)多增加的基礎(chǔ)之上，降低瀝青路面產(chǎn)生車轍等病害的風(fēng)險(xiǎn)，因此研究硫磺改性劑對(duì)瀝青混合料性能和施工工藝的影響對(duì)遼寧省公路建設(shè)有積極的意義。

3 硫磺改性劑在改性技術(shù)中的性能研究

SEAM瀝青混合料適用于各種瀝青面層，以其彈性模量高、強(qiáng)度高、抗剪切及溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，更常在重載交通多、軸載重或者是車輛啟動(dòng)頻繁的路段使用，比如機(jī)場(chǎng)跑道、平交道口、道路爬坡等優(yōu)先考慮使用SEAM瀝青混合料。

硫磺在拌合過(guò)程中，以顆粒的形式均勻分散，相容于瀝青，粘結(jié)集料，部分還與瀝青化學(xué)結(jié)合，稀釋瀝青，結(jié)晶直至改性的效果，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際鋪筑的路段效果來(lái)看，在抗壓性能、抗裂性能以及高溫車轍、低溫抗裂幾個(gè)方面都有所改善，抗水穩(wěn)效果也都加強(qiáng)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，SEAM技術(shù)現(xiàn)階段研究的都是單一的影響性能，但相互之間的影響關(guān)系還未深入的研究過(guò)。[5]

還有針對(duì)硫磺改性技術(shù)的施工環(huán)境上，硫磺以“硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑”顆粒的成分進(jìn)入到熱拌瀝青混合料中，熔化過(guò)程中由于添加了煙霧抑制劑成分，在150℃以下的高溫環(huán)境里不產(chǎn)生硫化氫、二氧化硫等成分，硫蒸汽的濃度也很低，氣溫對(duì)人無(wú)副作用，增塑劑提高了改性混合料強(qiáng)度和耐久性，因此在施工的細(xì)節(jié)問(wèn)題上亟待研究。[6]

SEAM技術(shù)除了能夠在瀝青含量上利用了大量的硫磺，節(jié)省了大量的瀝青，為瀝青的存儲(chǔ)和運(yùn)輸節(jié)省了很大的成本，也為瀝青這種不可再生資源短缺提供了新的節(jié)省方式。按照比例上計(jì)算，如大規(guī)模使用SEAM技術(shù)，20%～40%的瀝青將被減少消耗，這對(duì)于公路行業(yè)路面材料的可持續(xù)發(fā)展上，將會(huì)帶了廣泛的使用空間和無(wú)限的推廣前景。

4 結(jié)束語(yǔ)

從研究的結(jié)果來(lái)看，總得來(lái)說(shuō)硫磺改性瀝青混合料有諸多優(yōu)點(diǎn)：提高瀝青臘含量，改善瀝青混合料的性能，其中包括模量、抗壓性能、抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，在各個(gè)性能上都有不同效果的體現(xiàn)。與其他改性技術(shù)相比，經(jīng)濟(jì)效益也不錯(cuò)。

（1）摻量合理情況下的SEAM瀝青膠漿和SEAM瀝青混合料的性能都有所改善。（2）硫磺降低瀝青粘度，70℃軟化為膠體，115℃液化降低瀝青粘度，使混合料易拌合、攤鋪、碾壓。因此135℃-145℃為最適合的拌合溫度。（3）硫磺改性劑技術(shù)使瀝青混凝土結(jié)構(gòu)增強(qiáng)。隨著溫度的升高與瀝青部分化學(xué)結(jié)合形成結(jié)晶，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定度。改善高溫穩(wěn)定性比較明顯，而且不產(chǎn)生泛油。低溫性能也相應(yīng)改善，裂縫減少。（4）硫磺改性技術(shù)使瀝青存儲(chǔ)及運(yùn)輸更方便，因?yàn)镾EAM的物理特性，使長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)及地域限制的情況得以改善。

參考文獻(xiàn)

[1]姚進(jìn).硫磺改性瀝青應(yīng)用技術(shù)研究[D].2007.

[2]張善士.硫磺改性瀝青應(yīng)用技術(shù)[J].交通世界（建養(yǎng)機(jī)械），2008.

[3]常立杰.淺談“SEAM瀝青混合料”[J].交通世界（建養(yǎng)機(jī)械），2007.

[4]許雅智.SEAM瀝青混合料在寒冷地區(qū)的應(yīng)用研究[D].2009，10.

[5]丁婷婷.探索高粘度改性瀝青新思路[J].科技信息，2010.

[6]劉建中.淺談強(qiáng)夯施工在雜填土路基工程中的應(yīng)用[J].科技信息，2010.

作者簡(jiǎn)介：李時(shí)雨，遼寧省交通廳公路管理局，助理工程師。