硫酸钙晶须在沥青中的应用研究进展

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2025-0067

摘要/Abstract

摘要：

随着中国工业副产石膏的日益增加，探索其高值化利用途径已成为当前研究的热点。硫酸钙晶须作为一种具有高强度、高韧性和优异耐高温等特性的材料，逐渐成为利用工业副产石膏的一种重要方式。近年来，利用硫酸钙晶须对沥青改性的研究取得显著进展，表明硫酸钙晶须能显著提高沥青的高温性能、抗车辙能力及耐老化性能；但其在沥青改性过程中引发的低温性能下降问题仍需突破。为解决这些问题，研究者们开始探索将硫酸钙晶须与其他材料（如SBS聚合物、废弃油类）协同使用，或对其进行表面改性，以提高其在沥青中的性能。基于该领域研究进展的系统梳理，介绍硫酸钙晶须的制备方法、基本性质及其在改性沥青中的应用现状，首次系统总结其在沥青改性中的作用机理、改性效果及与其他材料的协同应用。此外，对硫酸钙晶须应用中面临的挑战及未来的研究方向进行展望。硫酸钙晶须作为一种可持续且具经济效益的材料，有望为沥青的改性提供一种新的途径，并推动道路工程的绿色发展。

关键词: 硫酸钙晶须, 沥青, 表面改性, 绿色应用

Abstract:

With the increasing amount of industrial by⁃product gypsum in China，exploring its high⁃value utilization pathways has become a current research hotspot.Calcium sulfate whiskers，as a material with high strength，high toughness，and excellent high⁃temperature resistance，are gradually becoming an important method for utilizing industrial by⁃product gypsum.In recent years，research on modifying asphalt with calcium sulfate whiskers has made significant progress，indicating that calcium sulfate whiskers can significantly improve the high⁃temperature performance，rutting resistance，and aging resistance of asphalt.However，the problem of decreased low⁃temperature performance caused by calcium sulfate whiskers in the asphalt modification process still needs to be addressed.To solve these problems，researchers have begun to explore the synergistic use of calcium sulfate whiskers with other materials（such as SBS polymer，waste oils） or surface modification to enhance their performance in asphalt.Based on a systematic review of the field's research progress，the preparation methods，basic properties，and current application status of calcium sulfate whiskers in modified asphalt were introduced.For the first time，the mechanism of action，modification effects，and synergistic applications with other materials of calcium sulfate whiskers in asphalt modification were systematically summarized.Additionally，it was looked forward to the challenges faced in the application of calcium sulfate whiskers and future research directions.As a sustainable and economically beneficial material，calcium sulfate whiskers were expected to provide a new approach for asphalt modification and promote the green development of road engineering.

Key words: calcium sulfate whiskers, asphalt, surface modification, green applications

中图分类号:

O784

沈笔勤, 贾中帅, 白倩慧, 史培阳. 硫酸钙晶须在沥青中的应用研究进展[J]. 无机盐工业, 2026, 58(1): 9-17.

SHEN Biqin, JIA Zhongshuai, BAI Qianhui, SHI Peiyang. Research progress on application of calcium sulfate whiskers in asphalt[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2026, 58(1): 9-17.

图/表 6

图1

图2

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图6

参考文献 51

[1]	杨凡，王子豪，何涛，等.工业副产石膏规模化利用的新趋势和途径［J］.硫酸工业，2024（5）：1-4，10.
	YANG Fan， WANG Zihao， HE Tao，et al.New trends and approac⁃hes for large⁃scale utilization of industrial by⁃product gypsum［J］.Sulphuric Acid Industry，2024（5）：1-4，10.
[2]	桑安，曹俊雅，张莉昕，等.磷石膏固废资源化利用技术及应用前景［J］.现代化工，2025，45（1）：34-41.
	SANG An， CAO Junya， ZHANG Lixin，et al.Phosphogypsum solid waste reutilization technology and application prospects［J］.Modern Chemical Industry，2025，45（1）：34-41.
[3]	饶家欢，韦家崭，邓炼，等.常压下工业副产石膏制备硫酸钙晶须研究进展［J］.无机盐工业，2025，57（5）：46-54.
	RAO Jiahuan， WEI Jiazhan， DENG Lian，et al.Research progress on preparation of calcium sulfate whisker from industrial by⁃product gypsum under atmospheric pressure［J］.Inorganic Chemicals Industry，2025，57（5）：46-54.
[4]	SUÁREZ F， FELIPE-SESÉ L， DÍAZ F A，et al.On the fracture behaviour of fibre⁃reinforced gypsum using micro and macro polymer fibres［J］.Construction and Building Materials，2020，244：118347.
[5]	米阳，陈德玉，王舒州，等.复配型晶体调控剂对硫酸钙晶须生长的影响［J］.西南科技大学学报，2018，33（3）：10-14.
	MI Yang， CHEN Deyu， WANG Shuzhou，et al.Effects of compound crystal modifier on the growth of calcium sulfate whiskers［J］.Journal of Southwest University of Science and Technology，2018，33（3）：10-14.
[6]	耿庆钰，李建锡，韩伟明，等.磷石膏蒸压制备半水硫酸钙晶须［J］.人工晶体学报，2016，45（7）：1892-1897，1905.
	GENG Qingyu， LI Jianxi， HAN Weiming，et al.Preparation of calcium sulfate hemihydrate whisker by phosphogypsum autoclave method［J］.Journal of Synthetic Crystals，2016，45（7）：1892-1897，1905.
[7]	齐源昊，吴锦绣，柳召刚，等.无水硫酸钙晶须的制备及表征［J］.无机盐工业，2022，54（10）：109-115.
	QI Yuanhao， WU Jinxiu， LIU Zhaogang，et al.Preparation and characterization of anhydrous calcium sulfate whisker［J］.Inorganic Chemicals Industry，2022，54（10）：109-115.
[8]	何花，董发勤.硫酸钙晶须工业生产研究现状［J］.广州化学，2022，47（3）：21-28.
	HE Hua， DONG Faqin.Progress on industrial production of calcium sulfate whisker［J］.Guangzhou Chemistry，2022，47（3）：21-28.
[9]	LEI Mengen， MA Baozhong， LV Dongya，et al.A process for beneficiation of low⁃grade manganese ore and synchronous preparation of calcium sulfate whiskers during hydrochloric acid regenerati⁃ on［J］.Hydrometallurgy，2021，199：105533.
[10]	凡涛涛，韩松凯，司春棣.紫外老化对硫酸钙晶须改性沥青疲劳性能的影响［J］.材料导报，2025，39（11）：126-131.
	FAN Taotao， HAN Songkai， SI Chundi.Effect of ultraviolet aging on fatigue properties of calcium sulfate whisker modified aspha⁃lt［J］.Materials Reports，2025，39（11）：126-131.
[11]	周琴，李杨，段攀峰，等.改性硫酸钙晶须对吸水膨胀橡胶性能的影响［J］.橡胶工业，2019，66（1）：22-26.
	ZHOU Qin， LI Yang， DUAN Panfeng，et al.Effect of modified calcium sulfate whisker on properties of water⁃swelling rubber［J］.China Rubber Industry，2019，66（1）：22-26.
[12]	XIANG Genhua， LIU Tao， ZHANG Yimin，et al.Synthesis of polypropylene composites with modified calcium sulfate whisker prepared from shale vanadium neutralization slag［J］.Results in Physics，2018，10：28-35.
[13]	林江程.硫酸钙晶须增强的树脂磨片磨削性能［J］.金刚石与磨料磨具工程，2023，43（4）：474-481.
	LIN Jiangcheng.Grinding performances of resin grinding tablets reinforced by calcium sulfate whiskers［J］.Diamond & Abrasives Engineering，2023，43（4）：474-481.
[14]	FENG Xin， ZHANG Ying， WANG Gangling，et al.Dual⁃surface modification of calcium sulfate whisker with sodium hexametaphosphate/silica and use as new water⁃resistant reinforcing fillers in papermaking［J］.Powder Technology，2015，271：1-6.
[15]	WANG Li， HUANG Yi， ZHOU Dan，et al.Efficient removal of fluoride from neutral wastewater by green synthesized Zr/calcium sulfate whiskers：An experimental and theoretical study［J］.Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2021，630：127587.
[16]	BHARDWAJ A， MAITI S， JAIN N，et al.Calcium Sulphate Whiskers（CSW） an innovative material for civil engineering applications：A critical review of its preparation，characterization，current trends，and prospects［J］.Construction and Building Materials，2024，420：135624.
[17]	李铭，李智力，张泽强，等.混合脂肪酸钠辅助制备硫酸钙晶须［J］.无机盐工业，2022，54（6）：66-72.
	LI Ming， LI Zhili， ZHANG Zeqiang，et al.Preparation of calcium sulfate whiskers assisted by mixed sodium fatty acid［J］.Inorganic Chemicals Industry，2022，54（6）：66-72.
[18]	ZHANG Xiaoting， WANG Xiao， JIN Biao，et al.Crystal structure formation of hemihydrate calcium sulfate whiskers（HH-CSWs） prepared using FGD gypsum［J］.Polyhedron，2019，173：114140.
[19]	赵晨阳，吴丰辉，瞿广飞，等.废石膏制备硫酸钙晶须的高附加值利用前景［J］.环境化学，2022，41（3）：1086-1096.
	ZHAO Chenyang， WU Fenghui， QU Guangfei，et al.The high value⁃added utilization prospect of calcium sulfate whiskers prepared from waste gypsum［J］.Environmental Chemistry，2022，41（3）：1086-1096.
[20]	张华伟，陈继涛，梁鹏，等.硫酸钙晶须制备机理及技术研究进展［J］.材料导报，2011，25（11）：46-50，75.
	ZHANG Huawei， CHEN Jitao， LIANG Peng，et al.Research progress on the preparation mechanism and technology of calcium sulfate whisker［J］.Materials Review，2011，25（11）：46-50，75.
[21]	SUN Hongjuan， TAN Daoyong， PENG Tongjiang，et al.Preparation of calcium sulfate whisker by atmospheric acidification method from flue gas desulfurization gypsum［J］.Procedia Environmental Sciences，2016，31：621-626.
[22]	王莹，李准，李彦生.离子交换法制备硫酸钙晶须及其表征［J］.大连交通大学学报，2010，31（2）：51-55.
	WANG Ying， LI Zhun， LI Yansheng.Preparation and characterization of calcium sulfate whiskers by ion⁃exchange method［J］.Journal of Dalian Jiaotong University，2010，31（2）：51-55.
[23]	连洪洲，石春山.用于纳米粒子合成的微乳液［J］.化学通报，2004，67（5）：333-340，348.
	LIAN Hongzhou， SHI Chunshan.Microemulsions used in nano⁃sized particles synthesis［J］.Chemistry，2004，67（5）：333-340， 348.
[24]	李德星，郭荣鑫，林志伟，等.常压微波醇水法制备α半水硫酸钙晶须的研究［J］.非金属矿，2022，45（1）：46-50，55.
	LI Dexing， GUO Rongxin， LIN Zhiwei，et al.Study on preparation of α-calcium sulfate hemihydrate whiskers by atmospheric microwave glycerol water method［J］.Non⁃Metallic Mines，2022，45（1）：46-50，55.
[25]	王露琦，熊道陵，李洋，等.硫酸钙晶须制备及应用研究进展［J］.有色金属科学与工程，2018，9（3）：34-41.
	WANG Luqi， XIONG Daoling， LI Yang，et al.Progress in the preparation and application of calcium sulfate whiskers［J］.Nonferrous Metals Science and Engineering，2018，9（3）：34-41.
[26]	刘虎林，王静，伍媛婷，等.脱硫石膏常压盐溶液法制备硫酸钙晶须的研究进展［J］.陶瓷学报，2025，46（1）：60-74.
	LIU Hulin， WANG Jing， WU Yuanting，et al.Progress in preparation of calcium sulfate whiskers from desulfurization gypsum with salt solution method at atmospheric pressure［J］.Journal of Ceramics，2025，46（1）：60-74.
[27]	WANG Xiaoshu， WANG Lei， WANG Yan，et al.Calcium sulfate hemihydrate whiskers obtained from flue gas desulfurization gypsum and used for the adsorption removal of lead［J］.Crystals，2017，7（9）：270.
[28]	董仕豪，韩森，宿金菲，等.沥青路面纹理三维重构及评价方法研究综述［J］.中国公路学报，2025，38（2）：60-84.
	DONG Shihao， HAN Sen， SU Jinfei，et al.Review of methods for three⁃dimensional reconstruction and evaluation of asphalt pavement textures［J］.China Journal of Highway and Transport，2025，38（2）：60-84.
[29]	唐乃膨，薛晨阳，刘少鹏，等.胶粉改性沥青老化机理及表征评价研究综述［J］.吉林大学学报（工学版），2024，54（1）：22-43.
	TANG Naipeng， XUE Chenyang， LIU Shaopeng，et al.Review on aging mechanism and characterization evaluation of rubber powder modified asphalt［J］.Journal of Jilin University（Engineering and Technology Edition），2024，54（1）：22-43.
[30]	WANG Xiushan， FAN Taotao.Optimization in process parameters of calcium sulfate whisker modified asphalt using response surface methodology［J］.Iranian Journal of Science and Technology，Transactions of Civil Engineering，2021，45（4）：2841-2851.
[31]	李冠玉，李峻峰，高阳，等.硫酸钙晶须改性沥青的感温性及黏度特性研究［J］.化工新型材料，2017，45（9）：235-237.
	LI Guanyu， LI Junfeng， GAO Yang，et al.Research on temperature sensitivity and viscosity of calcium sulphate whisker modified asphalt［J］.New Chemical Materials，2017，45（9）：235-237.
[32]	FAN Taotao， WANG Xiushan.Influence of calcium sulfate whisker on the high temperature performance of asphalt binder［J］.Petroleum Science and Technology，2020，38（4）：303-308.
[33]	FAN Taotao， HAN Songkai， SI Chundi.Fatigue performance of calcium sulfate whisker⁃modified asphalt under multi⁃modal aging conditions［J］.Journal of Cleaner Production，2025，494：144976.
[34]	余川，张若兰，秦绍明，等.硫酸钙晶须改性沥青研究现状与趋势［J］.应用化工，2024，53（3）：667-672.
	YU Chuan， ZHANG Ruolan， QIN Shaoming，et al.Research status and trend of calcium sulfate whisker modified asphalt［J］.Applied Chemical Industry，2024，53（3）：667-672.
[35]	李雪连，唐梓涵，许杰，等.硫酸钙晶须/SBS复合改性沥青性能研究［J］.无机盐工业，2024，56（9）：82-89.
	LI Xuelian， TANG Zihan， XU Jie，et al.Study on performance of calcium sulfate whisker/SBS composite modified asphalt［J］.Inorganic Chemicals Industry，2024，56（9）：82-89.
[36]	LIU Yutong， YANG Zeliang， LUO Hui.Experimental investigation of eco⁃friendly anhydrous calcium sulfate whisker and waste cooking oil compound modified asphalt mixture［J］.Materials，2023，16（6）：2409.
[37]	肖庆一，赵鹏，林永会，等.热老化作用下废机油改性沥青高温流变性能研究［J］.硅酸盐通报，2019，38（11）：3597-3604.
	XIAO Qingyi， ZHAO Peng， LIN Yonghui，et al.Study on high temperature rheological performance of waste engine oil modified asphalt under thermal aging［J］.Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2019，38（11）：3597-3604.
[38]	李占军.硫酸钙晶须/聚酯纤维改性沥青混合料的高低温性能研究［J］.合成纤维工业，2022，45（4）：30-33.
	LI Zhanjun.Study on high and low temperature performance of calcium sulfate whisker/polyester fiber composite modified asphalt mixture［J］.China Synthetic Fiber Industry，2022，45（4）：30-33.
[39]	WANG Xiushan， DONG Bowen， WANG Junjie.Road performance of calcium sulfate whisker and polyester fiber composite⁃modified asphalt mixture［J］.Advances in Materials Science and Engineering，2020，2020（1）：1231396.
[40]	陈凤，冯康，李铭，等.有机改性硫酸钙晶须在沥青改性中的应用［J］.无机盐工业，2024，56（3）：125-130.
	CHEN Feng， FENG Kang， LI Ming，et al.Application of organically modified calcium sulfate whiskers in asphalt modificati⁃on［J］.Inorganic Chemicals Industry，2024，56（3）：125-130.
[41]	FAN Taotao， WANG Xiushan， GAO Yang，et al.Investigating the interaction mechanism and effect of different calcium sulfate whiskers on performance of asphalt binder［J］.Construction and Building Materials，2019，224：515-533.
[42]	LIU Yutong， YANG Zeliang， LUO Hui，et al.Preparation，characterization，and properties of asphalt modified by surface⁃treated anhydrous calcium sulfate whiskers［J］.Construction and Building Materials，2023，384：131370.
[43]	CUI Aoqi， HONDO E， ARIFIN N F T，et al.On the enhanced properties of composite asphalt via adding surface modified calcium sulfate whisker-SBR［J］.Chinese Journal of Chemical Engineering，2024，76：187-200.
[44]	HE Yinzhang， ZHANG Jiupeng， ZHAO Xiaokang，et al.Study on design optimization，road performance verification and preparation process selection of hybrid fiber reinforced asphalt mixture composite［J］.Construction and Building Materials，2024，448：138245.
[45]	沈森杰，王修山，周恒宇，等.表面改性硫酸钙晶须对沥青路用性能的影响［J］.水利规划与设计，2021（6）：101-106.
	SHEN Senjie， WANG Xiushan， ZHOU Hengyu，et al.Effect of surface modified calcium sulfate crystal on asphalt pavement performance［J］.Water Resources Planning and Design，2021（6）：101-106.
[46]	吕智慧，洪天增，乃学瑛，等.无水硫酸钙晶须的无机-有机表面改性机理研究［J］.无机材料学报，2017，32（1）：81-85.
	Zhihui LÜ， HONG Tianzeng， NAI Xueying，et al.Mechanism of inorganic-organic surface modification of anhydrous calcium sulfate whisker［J］.Journal of Inorganic Materials，2017，32（1）：81-85.
[47]	刘雨彤，罗辉.有机化无水硫酸钙晶须改性沥青机理研究［J］.华中科技大学学报（自然科学版），2025，53（2）：127-135.
	LIU Yutong， LUO Hui.Study on mechanism of organic treated anhydrous calcium sulfate whisker modified asphalt［J］.Journal of Huazhong University of Science and Technology（Natural Science Edition），2025，53（2）：127-135.
[48]	YU Qiang， LUO Mengjie， CHEN Hang，et al.Adsorption configuration of stearic acid onto calcium sulfate whisker［J］.Colloid and Polymer Science，2022，300（7）：825-834.
[49]	GUAN Bowen， LIU Jianan， WU Jiayu，et al.Investigation of the performance of the ecofriendly fiber⁃reinforced asphalt mixture as a sustainable pavement material［J］.Advances in Materials Science and Engineering，2019，2019（1）：6361032.
[50]	赵辉.基于分子动力学的硫酸钙晶须改性沥青拉伸黏附机理研究［J］.现代交通技术，2023，20（5）：18-24.
	ZHAO Hui.Tensile adhesion mechanism of calcium sulfate whisker modified asphalt based on molecular dynamics［J］.Modern Transportation Technology，2023，20（5）：18-24.
[51]	李军代.硫酸钙晶须在沥青中的热力学行为研究［J］.材料导报，2014，28（S2）：402-406.
	LI Jundai.Research of thermodynamic behavior of calcium sulfate whisker in asphalt［J］.Materials Reports，2014，28（S2）：402-406.

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