【摘 要】
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硫磺部分替代传统石油沥青用于道路工程建设可减少石油沥青用量,降低施工能源消耗,促进工业废渣中硫磺的回收利用,具有较高的经济和环保价值.为探究硫磺掺量(质量分数)及养生作用对硫沥青(SEA)性能的影响,采用差示扫描量热仪(DSC)验证硫沥青中硫磺的重结晶现象,对养生前后硫沥青的基本物理性能和黏度进行分析,并采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对养生前后硫沥青的流变特性和疲劳性能进行评价,最后借助荧光显微镜(FM)观察养生前、后硫磺在沥青中的微观分布特性.研究结果表明:养生后高硫磺掺量的硫沥青
【机 构】
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哈尔滨工业大学交通科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150090;亚利桑那州立大学可持续工程与建筑环境学院,亚利桑那坦佩85287
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硫磺部分替代传统石油沥青用于道路工程建设可减少石油沥青用量,降低施工能源消耗,促进工业废渣中硫磺的回收利用,具有较高的经济和环保价值.为探究硫磺掺量(质量分数)及养生作用对硫沥青(SEA)性能的影响,采用差示扫描量热仪(DSC)验证硫沥青中硫磺的重结晶现象,对养生前后硫沥青的基本物理性能和黏度进行分析,并采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对养生前后硫沥青的流变特性和疲劳性能进行评价,最后借助荧光显微镜(FM)观察养生前、后硫磺在沥青中的微观分布特性.研究结果表明:养生后高硫磺掺量的硫沥青DSC曲线出现吸热峰,硫沥青(特别是高硫磺掺量下)的劲度有所增加,因此对硫沥青进行养生使其性能稳定后再进行相关性能评价更具现实意义;硫磺掺量较低(≤10％)时,硫磺主要以溶解硫的形式存在于沥青中起到软化沥青的作用,因此沥青的低温变形能力有所改善,但其高温抗变形能力有所降低;当硫磺掺量较高(≥35％)时,硫磺主要以重结晶的形式悬浮在沥青中使沥青变硬,在增加沥青高温抗变形能力的同时也牺牲了其低温抗裂能力;硫磺掺量较低时,硫沥青黏度随着硫磺掺量的增加而降低;硫磺掺量较高时,硫沥青90℃和105℃黏度随着硫磺掺量的增加而增加,但硫沥青120℃和135℃黏度相差不大,同时硫磺加入最高可降低沥青的施工温度达20℃;线性振幅扫描(LAS)试验结果表明,养生后的硫沥青疲劳寿命比基质沥青长,其中35％硫沥青疲劳性能最佳;硫磺掺量进一步增加,硫沥青疲劳寿命缩短至与基质沥青相近;FM分析表明,硫磺掺量不高于5％时,硫磺全部溶解于沥青中,且养生后硫磺未重结晶,相应硫沥青无荧光性;硫磺掺量高于5％时,硫磺在沥青中分布均匀,养生后10％硫沥青中硫晶斑尺寸和面积显著增大,高硫磺掺量硫沥青中硫晶斑面积仅略有增加.
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