硫磺是硫磺砂浆的胶粘剂,通常的硫磺分为纯硫磺和改性硫磺。
纯硫磺在常温下为淡黄色固体,比重2.07,熔点112.8。C,佛点为444.6。C,在不同的温度下,将形成不同的同素异形体和三态。固态的斜方硫加温至95.5。C形成固态单斜硫,加温至119.25。C,形成液态黄色硫,加温至160, 。C形成褐色液态硫,加温至444.6。C,形成气态硫,加温至1000。C,形成气态硫蒸气。
熔融的硫磺,其粘度变化较为复杂。粘度与其温度的变化情况见表1: 当温度为115。C时,粘度为0.0125Pa.s;160度时为0.0066Pa.s;165。C时其粘度增加1000倍以上;198.8。C时,其粘度高达90Pa.s,增加10000倍以上。因此硫磺在施工过程中温度应介于115~160。C之间,易于操作施工。硫磺的强度随温度的不同而变化,在20~40。C时其强度最大。
表1 硫磺温度与粘度变化情况
温度/c | 115 | 160 | 165 | 198.8 |
粘度/Pa.s | 0.0125 | 0.0066 | 6.7 | 90 |
纯硫磺在熔融、冷却、凝固过程中,由于晶格变化,当从单斜硫转变为斜方硫时,体积缩小,形成收缩应力。是硫磺的耐热稳定性及其他特性(如粘度、强度、抗冲击强度等)大为降低。在冷热交替及干燥环境中结构极易破坏。为了防止和减少单斜硫转变为斜方硫,在硫磺中加入少量的聚硫橡胶(为硫磺用量的1.7%~3.3%左右)形成硫磺胶泥,它的耐热稳定性、粘结强度及其冲击性能均有大幅度提高。
硫磺砂浆在不到一天的时间内,就可达到100%的抗拉强度,其主要原因是因为硫磺的硬化是冷却时的固化过程和普通混凝土的水化硬化有本质的区别。三种不同的配合比所所形成的硫磺砂浆的力学性能见表4。
表4 硫磺砂浆的物理力学性能
配合比编号 | 硫磺用量(%) | 表观密度 (kg/m) | 抗拉强度 j (MPa) | 抗弯强度(MPa) |
1# | 40 | 1000 | 50.5 | 8.2 |
2# | 50 | 1250 | 48.8 | 8 |
3# | 60 | 1500 | 45.4 | 7.5 |