Статья:

НОВЫЕ МОДИФИКАТОРЫ СЕРНОГО ВЯЖУЩЕГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБЕТОНОВ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ

Конференция: I Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 1. Архитектура, Строительство

Выходные данные
Камысбаева Г.Б. НОВЫЕ МОДИФИКАТОРЫ СЕРНОГО ВЯЖУЩЕГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБЕТОНОВ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. I междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(1). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_social/1.pdf (дата обращения: 14.04.2024)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 1 голос
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

НОВЫЕ МОДИФИКАТОРЫ СЕРНОГО ВЯЖУЩЕГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБЕТОНОВ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ

Камысбаева Гульзат Болатбековна
магистрант, Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, г. Алматы
Селенова Багдат Саматовна
научный руководитель, д-р хим. наук, преподаватель, Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева

 

Уникальные свойства серы, способность к быстрому набору прочности при остывании расплава определяют возможность создания энергосберегающих технологий серных строительных материалов, производство которых в настоящее время интенсивно развивается.

Сегодня производство серы превышает спрос на нее. Большие запасы серы накоплены в Украине, России, Узбекистане. Особенно широкие перспективы использования серы для технических нужд открываются в Западном Казахстане в связи с освоением Тенгизского и других нефтегазоконденсатных месторождений, где сера вырабатывается как попутный продукт и практически не используется. Значительная часть нефти и газа, добываемого на Казахстанском секторе Каспийского моря, относится к высокосернистым. По различным оценкам, количество извлеченной из нефти серы на Тенгизе составляет более 9 млн. т., ежегодный прирост запасов составляет 1,5—2 млн. т., и уже существует проблема поиска путей ее утилизации. Утилизация серы является важнейшей и неотложной как экономической, так и экологической задачей. В шельфовой части Каспия, где есть крупнейшее месторождение «Кашаган», содержание серы в нефти составляет до 40 %, и с началом освоения этого месторождения проблема переработки и утилизации серы займет первостепенное значение.

Серобетон — композиционный материал, который отличается от обычного бетона тем, что вместо портландцемента и воды для его производства используют модифицированную серу (20—40 %), так называемый серный цемент. В качестве наполнителей и заполнителей, как и в обычном бетоне, применяют щебень, песок, гравий, отходы производства — металлургические шлаки, отсевы дробления щебеночно-дробильных заводов и т. д.

Однако применение серы в качестве связующего требует соблюдения определенных условий при формировании серобетона и изделий из него. Известно, что под действием температурных перепадов, солнечной радиации и других атмосферных воздействий структурное состояние серы может изменяться за счет перехода ее молекул из одного аллотропного состояния в другое.

 

Рисунок 1. Аллотропическое изменения серы в зависимости от температуры

 

Такие изменения вызывают появление опасных внутренних напряжений, которые могут привести к нарушению целости материала и сокращению долговечности конструкций. Кроме того, сера является хрупким материалом, что приводит к более высокой хрупкости серных бетонов по сравнению с цементными бетонами.

Таблица 1.

Сравнительные характеристики серного и цементного бетонов


Показатель


Серный бетон*


Цементный бетон**


Прочность при сжатии, МПа

То же при изгибе

Модуль упругости, МПа

Коэффициент линейного температурного расшерения 0С

Плотность, кг/м3

Расход связующего, кг/м3


62

9,3

4,14*104

8,5*10-6

 

2400

297


34,5

3,65

2,8*104

8,5*10-6

 

2400

371

 

*Серный бетон «Сульфуркрит».

**цементный бетон на мытом дробленом до 60 % равии с размером фракции 19 мм.

 

Для устранения перечисленных недостатков в серное вяжущее вводят различные пластифицирующие и структурирующие добавки — модификаторы.

В данной статье представлены рецептура серобетона с свежим модификатором серы — органосульфидным полимером (не перепутывать с полимерной сероватой), который сможет содержать органические радикалы различной природы, такую как ненасыщенные категории, и высочайшее численность серы (60—80 %). Полимер различается неплохой совместимостью с сероватой, разрешает регулировать процесс ее кристаллизации в составе серобетона и образование однородной мелкокристаллической текстуры.

Содержание серы в измененном серобетоне — 25—30 %, а полимерного модификатора в сере — 5—10 %. Материал не горюч, не токсичен. Высокий уровень эксплуатационных качеств материала ориентируется улучшенным признаком стабильности на сжатие серобетона (сто МПа против литературных 30—70 МПа), стремительным твердением (20—30 час) и высочайшей водостойкостью.

Серный бетон обладает стойкостью к воздействию кислот и солей, является высокопрочным и термопластичным структурным бетоном. Изменения, произошедшие после 14-дневной выдержки в 10 % соляной кислоте серного бетона и бетона на портландцементе, показаны на рисунке 2. Как видно из рисунка, бетон на основе серы практически нетронут, в то время как обычный бетон сильно поврежден.

 

слева — серный бетон; справа — бетон на основе портландцемента

Рисунок 2. Результат воздействия 10 % соляной кислоты на бетоны

 

Таким образом для повышения прочности и предотвращения выщелачивания отходов в состав полимерсерного материала в качестве модификатора необходимо вводить различные добавки. Кроме того, для повышения трещиностойкости, физико-механических и эксплуатационных свойств в композиции дополнительно вводятся различные наполнители или волокна. Модифицированное серное вяжущее обеспечивает надежную герметизацию отходов и позволяет получать изделия, имеющие достаточно высокие показатели механических свойств, высокую био-, термо- и радиационную стойкость. К тому же, учитывая, что многие страны Европы и Северной Америки озабочены проблемой загрязнения атмосферы бетонной пылью, выделяемой при сносе зданий из бетонных конструкций, возможность переработки серобетона оказалась дополнительным фактором, обусловившим его применение в производстве некоторых ЖБИ. Единственным ограничителем является неустойчивость серобетона к воздействию высоких температур (свыше 1200С).

 

Список литературы:

1.            Баженов Б. Бетонполимеры. // М.: Стройиздат, 1983.

2.            Грошин А.П., Е.В. Королев, Е.Г. Калинкин. Структура и свойства модифицированного серного вяжущего. // Строит. материалы, 2005.

3.            Патуроев В.В., Полимербетоны. Москва.: Стройиздат, 1978.