1、摘要：通過工程實例，敘述了高強度硫磺砂漿的性能、配制及應用。關鍵詞：硫磺砂漿    配制    應用     高強度硫磺砂漿是指硫磺加熱到一定溫度時，將石英砂及石英粉按一定比例配合，形成的一種新型熱塑性材料。它具有及其優異的性能，在土木工程領域，有著廣泛的應用前景。1.0硫磺砂漿的組份1.1硫磺硫磺是硫磺砂漿的膠粘劑，通常的硫磺分為純硫磺和改性硫磺。   純硫磺在常溫下為淡黃色固體，比重2.07，熔點112.8，沸點為444.6，在不同

2、的溫度下，將形成不同的同素異形體和三態。固態的斜方硫加溫至95.5形成固態單斜硫，加溫至119.25，形成液態黃色硫，加溫至160形成褐色液態硫，加溫至444.6，形成氣態硫，加溫至1000，形成氣態硫蒸氣。   熔融的硫磺，其粘度變化較為復雜。粘度與其溫度的變化情況見表1: 當溫度為115時，粘度為0.0125Pa.s；160度時為0.0066Pa.s；165時其粘度增加1000倍以上；198.8時，其粘度高達90Pa.s，增加10000倍以上。因此硫磺在施工過程中溫度應介于115160之間，易于操作施工。硫磺的強度隨溫度的不同而變化，在2040時其強

3、度最大。表1  硫磺溫度與粘度變化情況 溫度/c   粘度/Pa.s 115     0.0125 160     0.0066              165     6.7  198.8 

4、60; 90      純硫磺在熔融、冷卻、凝固過程中，由于晶格變化，當從單斜硫轉變為斜方硫時，體積縮小，形成收縮應力。是硫磺的耐熱穩定性及其他特性（如粘度、強度、抗沖擊強度等）大為降低。在冷熱交替及干燥環境中結構極易破壞。為了防止和減少單斜硫轉變為斜方硫，在硫磺中加入少量的聚硫橡膠（為硫磺用量的1.7%3.3%左右）形成硫磺膠泥，它的耐熱穩定性、粘結強度及其沖擊性能均有大幅度提高（見表2），硫的工程特性見表3。         

5、60;         表2  聚硫橡膠對硫磺膠泥性能的影響配合比 急冷急熱殘余抗拉強度（MPa）  與瓷板粘結強度（MPa） 抗沖擊強度（MPa） 30天收縮率（%）硫磺：石英粉   0.35                  

6、 0.32                  0.068          0.16560：40硫磺：石英粉   2.85             &

7、#160;     1.43                  0.574          0.105：聚硫橡膠58.5：40：1.5           &

8、#160;    表3   硫的工程特性        性質                                

9、60;  數值 彈性模量                                     13.9x10 3  MPa 顯微硬度  

10、                                   716MPa 抗彎強度            &#

11、160;                        68MPa 抗壓強度                       

12、;              2530MPa 熱膨脹系數                                 

13、;  55x10-6/ 導熱系數                                     0.27W/(m。C)     硫是可燃材料

14、，在有氧的條件下燃燒成SO2，易發生火災，又放出刺激氣味，不利于大量用于民用或工業建筑上。為了彌補這些不足，已研究的緩凝劑有苯乙烯、順丁烯二酸、三甲苯磷酸鹽、有機磷酸鹽及溴酸鹽、不飽和碳水化合物等。   硫磺砂漿所用的硫磺選用工業粉狀硫磺或塊狀硫，要求純度高、雜質少、水份少、含量應不少于98%、水分小于1%，否則熬制時間長，影響硫磺砂漿的性質。1.2 石英粉   在硫磺砂漿中，摻入一定量的耐酸粉料石英粉，可以提高硫磺的耐酸性，增加強度，改善其他性質，如可燃性等，減少體積收縮。   質量要求：耐酸

15、率不小于95%，細度要求通過0.16mm篩孔篩余率不大于5%；通過0.08mm篩孔篩余率為10%30%；含水率不大于0.5%，使用前必須烘干。1.3 石英砂   要求耐酸率不抵于94%，含水率小于0.5%，含泥量不大于1%，1mm篩孔篩余量不大于5%，使用前需烘干脫水。2.0 硫磺砂漿的性能2.1 強度   硫磺砂漿在不到一天的時間內，就可達到100%的抗拉強度，其主要原因是因為硫磺的硬化是冷卻時的固化過程和普通混凝土的水化硬化有本質的區別。三種不同的配合比所所形成的硫磺砂漿的力學性能見表4。表4

16、0; 硫磺砂漿的物理力學性能配合比編號    硫磺用量（%）  表觀密度（kg/m）  抗拉強度（MPa） 抗彎強度（MPa）  1#            40              1000  

17、;           50.5               8.2  2#            50        

18、      1250             48.8                8  3#           &

19、#160;60              1500             45.4                7.5    

20、2.2 硫磺砂漿對鋼筋的影響  為了解硫磺砂漿對鋼筋是否有銹蝕問題，曾將鐵絲埋入硫磺砂漿中進行觀察，經兩年后，其外露鐵絲已經銹蝕，但內部鐵絲卻無銹蝕現象，證明硫磺砂漿中進行配筋是可行的。2.3  硫磺砂漿內應力及對其使用性的影響   當溫度變化時，硫磺砂漿試件產生相應的內應力，內應力的大小取決于試件的尺寸，其產生的原因是由于硫磺具有導熱性低和溫度膨脹系數高的特點。試件成型后外表比內部冷卻的快，因此在外表產生拉應力而內部核心受壓應力。因此，當需要對試驗結果進行比較時，應考慮試件的幾何尺寸，最好取相同的尺寸試件進行比較

21、。2.4  溫度對硫磺砂漿的影響   大量的試驗資料表明，當溫度在2080范圍時，膨脹值上升平緩，但超過80特別是90時，其膨脹值將直線上升（見下圖），開始由斜方體（固態）向單斜體或液態的斜方體變化，硫磺砂漿出現明顯的軟化。當試件表面裸露較多時，由于有充足的氧氣而發生燃燒，生成由刺激氣味SO2。如果硫磺砂漿墊層被普通混凝土或其他物體包圍，表面裸露很少，則不能完全燃燒。因此要獲得相同的軟化效果和相同下沉量，必須嚴格限定相同的施工條件及外部環境。3.0  高強度硫磺砂漿的配制3.1 配合比設計試驗采用了三種不同的硫磺砂

22、漿配合比，見表5。表5   3種不同的硫磺砂漿配合比 配合比編號       硫  磺      石英粉    石英砂  1#               40   &#

23、160;       20         40 2#               50           17    

24、0;    33 3#                60           13         27    3.2  試配過

25、程    配制的方法時將硫磺破碎成34cm的碎塊，按配合比稱量，裝入鐵鍋內，加入量為鐵鍋容積的1/31/2，加熱130160熔化、脫水；便熔便加料、攪拌防止局部過熱。然后加入130預熱干燥的石英粉和石英砂，邊加邊攪拌，溫度保持在140150左右。攪拌脫水并無氣泡時，可繼續升溫160170，約熬制34小時，待物體變得均勻、顏色一致、泡沫完全消失，即可使用。熬制好的硫磺砂漿，在140溫度下澆筑成“8”字型，抗拉試塊，觀察其冷卻時由無起鼓、凹陷、不密實、分層現象。如有起鼓，將試件打斷觀察，發現頸部斷面內由肉眼可觀的小孔多于5個，說明熬制時間不夠，通常延長熬制時

26、間，直到合格為止。3.3  硫磺砂漿的抗壓強度按照三種硫磺砂漿不同的配合比，分別制成試件，測其抗壓強度（見表6）。 表6 硫磺砂漿的抗壓強度配合比編號 配合比             （硫磺：石英粉：石英砂）              抗壓強度（Mpa）  1

27、#                    40：20：40                           50.5 

28、; 2#                    50：17：33                           4

29、8.8  3#                    60：13：27                          

30、; 45.4    4.0 高強度硫磺砂漿在山西武宿立交橋中的應用4.1硫磺砂漿軟化性能試驗   模擬大梁滑道支墩做硫磺砂漿軟化性能試驗，在15x15x15cm3混凝土試塊中間填充3cm厚硫磺砂漿墊層，內布2KW電阻絲，電阻絲應均勻分布，并留有一定的間隙，一般以5厘米為宜，不宜過近或過遠，以防出現短路。分別用三種不同的配合比配料制成試件，在一定的荷載下，觀察通電情況。 表7 模擬大梁滑道支墩硫磺砂漿墊層通電軟化情況    配合比編號 &

31、#160;  通電時間(min)      軟化情況      時間下沉值（cm）   1#               15             

32、;基本軟化         2  2#               15             完全軟化        

33、0;2  3#               15             徹底軟化         2.5  4.2  硫磺砂漿的技術要求  為了在工

34、程中廣泛應用硫磺材料，硫磺砂漿必須具有一定的技術性能，見表8。 表8硫磺砂漿的技術性能      項目                                   

35、0;      指標 抗拉強度（MPa）不小于                              3.5 吸水率（%）不大于       &#

36、160;                          0.5 分層度（cm）                    

37、0;                0.71.3 浸酸后抗拉強度降低率（%）不大于                     20 浸酸后質量變化率（%）     &#