硫磺沥青在道路工程中的应用研究

摘要

为了解决高等级路面出现的早期损害，延长道路使用寿命，国内外采用了各种方法对沥青进行改性。硫磺沥青混凝土，即以硫磺为主要原料制成硫磺改性剂，经拌合设备后生产出的沥青混凝土。硫磺特有的优点是可以明显改善普通沥青混凝土路面的高温抗车辙性和低温抗裂性，同时可以替代部分沥青用量，缺点是在高温作用下易产生H2S气体，对人的身体健康造成较大危害。
　　国外近年在发挥硫磺特性，减少有害气体排放方面取得了突破，因此目前国内使用的硫磺沥青改性剂均从国外进口，尚无国产的硫磺沥青改性粒料研发。本论文简述了国产硫磺沥青改性剂(MSP)的研制过程，即采用硫磺为主要材料，添加一定剂量的H2S抑制剂、抑制助剂、增塑剂和填料，经高温搅拌后急速冷却形成固体颗粒。通过与纯硫磺和进口同类产品横向比较高温下H2S的释放量，初步确定国产MSP的配方。国产配方在高温H2S气体的排放上取得了进展，其释放量相比进口产品有明显下降。将不同的配方进行沥青混凝土室内试验，通过标准马歇尔、浸水马歇尔、动稳定度和冻融劈裂等试验对各种配方样品与进口同类产品进行路用性能的比较，基本相当，特别在动稳定度结果上有显著提高。综合考虑，确定了一个最优配方进行工业放大生产和现场试验段的铺筑。论文对工业放大生产的工艺流程和设备也进行了介绍。在后场拌合时，需要增加一台与沥青拌合楼操作系统联动的MSP自动称量添加装置，适当延长拌合时间。现场施工时，与进口产品相比，能明显地减少在施工中的发烟、异味，降低摊铺温度。论文对运输、摊铺、碾压和养护等工艺进行了总结。
　　试验段检测结果表明，国产硫磺沥青改性剂(MSP)可以有效提高普通沥青混凝土性能，部分验收实测数据达到甚至超过进口产品，试验路段弯沉达到设计要求，动态模量与进口产品路面性能相当。
　　国产硫磺改性剂的成本目前较进口产品低约15～20％，在今后的施工中，在达到相同路用性能的前提下，由于硫磺价格下跌及量化产量提高，MSP的价格将继续降低，国产MSP可以降低工程造价，延长道路使用寿命，有着良好的发展前景。

目录

声明

摘要

第1章 概述

1．1 研究背景

1．2 硫磺改性沥青国内外研究现状

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．3 研究内容

第2章 硫磺沥青改性剂研制测试和工业放大生产

2．1 实验室制备方法

2．2 制备工艺的优化

2．2．1 制备温度的优化

2．2．2 加料方式的优化

2．2．3 制样时间的优化

2．2．4 出料方式的优化

2．3 硫磺改性沥青剂配方的优化

2．3．1 主原料硫磺的选择

2．3．2 增塑剂的选择

2．3．3 主抑制剂的选择

2．3．4 主抑制剂和助剂用量的选择

2．3．5 填料

2．3．6 产品的物理化学性质

2．3．7 产品的贮存稳定性

2．4 硫磺改性剂的工业放大生产

2．4．1 生产工艺

2．4．2 生产设备

2．4．3 工业产品的物理化学性质

2．4．4 工业产品的贮存稳定性

2．5 本章小结

第3章 硫磺改性沥青混合料室内配合比试验

3．1 改性沥青混合料目标配合比设计

3．1．1 原材料

3．1．2 矿料混合料级配

3．1．3 沥青用量的确定

3．2 改性沥青混合料室内试验结果

3．2．1 马歇尔性能指标结果及分析

3．2．2 车辙试验结果及分析

3．2．3 水稳定性试验结果及分析

3．2．4 最优配方的确定

3．3 本章小结

第4章 试验路铺筑

4．1 试验路前期调研

4．2 混合料目标配合比设计

4．2．1 设计及试验依据

4．2．2 试验段

4．3 混合料生产配合比设计

4．3．1 试验路段

4．4 试验路施工

4．4．1 试验路施工方案

4．4．2 试验路段施工

4．5 施工工艺及关键技术

4．5．1 沥青混合料生产

4．5．2 沥青混合料运输

4．5．3 沥青混合料摊铺

4．5．4 沥青混合料碾压

4．6 路面性能检测

4．7 路面使用性能跟踪评价

4．8 开放交通时间对沥青路面强度和路用性能的影响

4．9 硫磺沥青经济效益

4．10 本章小结

第5章 研究结论

5．1 结论

5．2 建议

致谢

参考文献