【摘 要】
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硫磺是一种重要的工业化工产品和化工原料,其主要源于石油脱硫工艺而产生的副产物。随着世界工业的发展以及炼油装置能力的不断提升,世界硫磺产量将进一步的增长,如今国际硫磺市场已经进入供过于求的状态。将硫磺作为一种环保的热塑性材料代替水泥作为建筑材料的胶结材料便有着很多优势和潜力。本文研究了硫基材料硬化浆体的改性试验、硫基材料硬化浆体与既有水泥砂浆的粘结性和硫基材料硬化浆体宏微观性能,并分析了不同硫磺掺量
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硫磺是一种重要的工业化工产品和化工原料,其主要源于石油脱硫工艺而产生的副产物。随着世界工业的发展以及炼油装置能力的不断提升,世界硫磺产量将进一步的增长,如今国际硫磺市场已经进入供过于求的状态。将硫磺作为一种环保的热塑性材料代替水泥作为建筑材料的胶结材料便有着很多优势和潜力。本文研究了硫基材料硬化浆体的改性试验、硫基材料硬化浆体与既有水泥砂浆的粘结性和硫基材料硬化浆体宏微观性能,并分析了不同硫磺掺量及橡胶掺量对其性能的影响,得到的结论如下:（1）由综合热分析研究结果可知,与元素硫相比,通过双环戊二烯改性过的硫基材料硬化浆体第一峰显著降低,表明改性后的硫磺Sα向Sβ的固相转变受到了抑制;由X射线衍射分析可知,硫基材料硬化浆体中三个晶格参数均有所延伸,证明硫原子开环并发生聚合;由扫描电镜图可知,大部分改性硫磺微观结构呈板状、表面无明显裂缝和孔隙,小部分聚合成锯齿形链状。（2）不同硫磺掺量的硫基材料硬化浆体抗折粘结强度和斜剪粘结强度发展规律较类似,前期硫磺掺量较少时,硫磺的增加对拌合物的工作性及强度发展起到显著的作用,随着硫磺掺量继续增加强度发展逐渐放缓直至峰值,过量的硫磺使得硫磺和细骨料与填料分层,这削弱了浆体与基体的粘结效果,导致其抗折粘结强度降低。（3）硫磺掺量的增加会提高硫基材料硬化浆体的抗压强度,但过多的硫磺会使硬化浆体分层致使薄弱部位增多并导致其粘结强度的降低,故需要在保证硫基材料硬化浆体和易性的条件下减少配合比中的硫磺掺量、增加骨料和填料的掺量。（4）通过响应面法建立了不同硫磺掺量和不同橡胶掺量下的抗折粘结强度、斜剪粘结强度和抗压强度二次响应方程。结果表明方程有良好的精度,可用该方程对硫基材料硬化浆体进行强度预测。（5）橡胶颗粒的掺入对硫基材料硬化浆体的抗压强度及孔隙均会产生负面影响,这是因为橡胶本身强度较低,且橡胶加热时自身会产生气体,从而导致了橡胶-硫基硬化浆体内部孔洞的增加,密实度下降。但少量橡胶的掺入能改善硫基硬化浆体的延性以及界面粘结强度,且对硫基材料硬化浆体抗压强度的降低和孔隙率的增加影响并不明显。（6）在各配比硫基材料硬化浆体中,0.1μm～10μm内的孔径分布的最多,随着硫磺掺量增加孔径所占比例下降。当硫磺掺量30%时,大孔径几乎消失;硫磺掺量达40%时,0.1μm～10μm范围的孔增多,硫磺与填料及细骨料分层产生了更多的微裂缝。橡胶-硫基材料硬化浆体随着橡胶掺量的增加T2谱的面积逐渐增大,橡胶对大半径孔喉的影响不大,对微小半径及中大半径孔喉的影响较为显著。通过灰熵分析可知,不同孔径的孔隙能更好的反映出强度的发展规律,其中过渡孔是影响强度发展的主要因素,灰熵关联度为0.9962,气孔对强度发展的影响最弱,灰熵关联度为0.9905。（7）通过线性回归及模型验证得到不同硫磺掺量下的硫基材料硬化浆体孔隙率、硫磺掺量与抗压强度的最优模型为对数模型,相关系数值为0.972,不同橡胶掺量下的硬化浆体孔隙度、橡胶掺量与抗压强度最优模型为对数、指数模型,相关系数值为0.9763。
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