张晖1 肖宇清2 王许岗3
1 .2 空军临潼机场工兵勤务队 陕西西安 710068;3西安市国蓝环保科技有限公司 陕西西安 710068
摘要：硫磺混凝土诞生于1965年，它是一种全新的建筑用料,并在 1976年, 被列入国家标准“ 建筑防腐蚀工程施工及验收规范” 之中。它的抗拉强度和耐腐蚀能力都比普通混凝土好很多，而且它的凝固时间也比普通混凝土短，最重要的一点是，由于它对施工环境温度要求不高，一年四季皆可使用，这样会大大减少施工的周期，降低工程的成本。本文系统的对硫磺混凝土的性能、施工及应用进行研究，希望能促进硫磺混凝土在水泥混凝土病害治理方面进一步的推广和应用。
关键词：硫磺混凝土；建筑用料；工程施工；材料研究
引言
硫磺混疑土是用改性硫磺代替水泥和水作为混凝土的胶结剂, 从而构成一种高强度的建筑材料，它作为一种在强度、耐腐蚀能力、凝固时间，成本上都具有很大优势的新材料，在将来很有可能取代传统水泥混凝土。近年来硫磺混凝土在国内外都得到了广泛的关注和研究, 例如在国内一些地下窖井、酸处理池中, 硫磺混凝土已经有了少量应用。美国的Crow 和Bates，以及加拿大的很多专家也对硫磺混凝土的应用做出了很大贡献。
一、硫磺混凝土的性能
硫磺混凝土是一种优良建筑材料, 它是先把硫磺加热到138℃左右形成熔融状态再加入石子、沙子等其它材料，硫磺在此代替了水和水泥，就像胶水一样把其它材料牢牢粘在一起。这样形成的硫磺混疑土的压缩强度在35至70MaP之间，强度特别高，而普通混凝土的压缩强度则只有24至35MaP。它的浇筑方法和普通混凝土相同，都是在预制模板内进行。硫磺混凝土内硫磺的最佳含量为12％到22%之间,这样硫磺混凝土具有很低的空隙率，从而不仅加大了混凝土强度，提高了耐久性，且减少了收缩性。实验表明，在酸环境腐蚀下, 硫磺混凝土的耐久度比普通水泥混凝上高3倍以上。硫磺混凝土的抗疲劳性也很优越，即使承受很大荷载,它的抗疲劳强度也比普通混凝土强的10到20倍，且不易弯曲，远远强于普通混凝土。表一所示为硫磺混凝土和普通混凝土的各种性能对比。
表一.硫磺混凝土和普通混凝土性能对比图
二、硫磺的改性
有关硫磺混凝土的应用最早可追溯到一战时期。那时人们对硫磺混凝土的研究还不成熟，所使用的硫磺未经科学改良, 在浇筑和冷却时常发生诸多不可控的化学和物理变化,比如导致残余应力的产生, 使材料间产生孔隙，从而变得十分性脆、容易裂开, 发生这些变化的主要原因是硫磺在浇筑和冷却时温度变化导致其晶型发生转变, 同时往往伴随着热量的产生,密度也发生变化。因此就需要有一种能防止或延缓硫磺结晶的配料来避免上述情况的发生。
最初，我国有人采用聚硫橡胶对其性能进行改进，虽然这种方法取得了一定效果，改性后韧性很好，但是聚硫橡胶成本较高，经研究和实验，通过实验得出一种叫双环戊二烯的物质, 其改性效果如表二所示，可以增加硫磺的塑性,提高其应变能力和耐久性，且若提高二环戊二烯的含量还可以进一步增加它的刚度,并且其抗压强度也会进一步提高。实验表明，掺入5 % 的二环戊二烯后，常温保存一年半都不会有硫的结晶出现，性质极其稳定，且其粘结部分仍可有80％到100％的保留比例。并且二环戊二烯的价格便宜，且易得。因此可以说二环戊二烯是一种极佳的硫磺改性剂。
表二.硫磺砂浆改性效果对比
三、硫磺混凝土的应用和施工
综上所述硫磺混凝土是一种强度高、耐腐蚀度高、凝固时间短、不渗水、可重复使用的成本较低的优良建筑材料，作为一种具有特殊性能的建筑材料，其使用前景是十分广阔的。可以用于强度要求高，时间要求紧的抢险、抢修工程中。而且它几乎可以承受所有酸类盐类的腐蚀，可以用于制酸、工业废水处理池等等工程中。而且还具有良好的绝缘性能, 也可用于电腐蚀比较强的项目中，还有极好的抗冻性能，所以还可用于寒冷地区的建筑设施中。
特别是由于它与水泥混凝土的性能类似并且胶连强度大，因此适用于水泥混凝土的修补，对水泥混凝土裂缝、表层龟裂以及掉边掉角等病害进行修复施工后，可快速投入使用，不需要养护，大大节省了修复工期和成本。以往的水泥混凝土修复普遍采用高强度水泥混凝土来修复低强度水泥混凝土，主要工序是，先用破碎机具将发生病害的混凝土凿除，清理需修补的坑槽，再用水泥混凝土进行浇筑，养护期长，强度增长慢，且存在体积收缩大，粘合效果不良，易产生二次病害的问题。而使用硫磺混凝土作为水泥混凝土的修复材料则不存在此类问题，施工后无需养护、强度增长很快、与水泥混凝土、钢筋等污工材料胶粘强度大、收缩性小、耐久性强，出现病害可用加热机进行加热后再次修复，冷却温度达到50度以下即可达到设计强度。
参考文献:
[1] 吴荡荡,张绍刚,薛升,刘迪和,李威,郭静.硫磺混凝土增强增韧技术研究现状及展望[J].江苏建材,2013(06):22-26.
[2] 许贤敏,张旻晟.硫磺混凝土的发展动态[J].工程设计与建设,2013(04):41-45.
[3] 王德森.硫磺混凝土的研究和应用[J].冶金建筑,1982(06):30-34.
[4]张绍刚. 硫磺混凝土用聚丙烯纤维料的制备及性能研究[D].湖北工业大学,2016.
[5] 徐文渊. 硫磺混凝土和硫磺沥青[A]. 中国石油和石化工程研究会.中国石油和石化工程研究会第八届年会文集[C].中国石油和石化工程研究会:,2014:3.
论文作者:张晖1,肖宇清2,王许岗3
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/21
标签：硫磺论文; 混凝土论文; 强度论文; 水泥论文; 性能论文; 病害论文; 发生论文; 《防护工程》2018年第10期论文;