Так, было установлено, что в отличие от цементного он имеет ряд особенных свойств, таких, как низкое водопоглощение, водонепроницаемость, быстрый набор и сохранение высокой прочности, коррозийную стойкость. Но были у серобетонов, изготавливаемых в тот временной период и недостатки – низкая устойчивость к воздействию высоких температур (этот недостаток сохранился и в настоящее время и обуславливается тем, что температура плавления серы 1200С), низкая пожаростойкость и наличие трещин при застывании больших объемов серобетона.

С развитием технологий большинство недостатков удалось ликвидировать. Так, было установлено, что добавление к серному вяжущему пластификаторов (в частности полисудьфидов) будет способствовать не только повышению пластичных характеристик раствора, но и уменьшению трещин, а добавка в виде дициклопентадина будет повышать пожаростойкость строительного материала.

Таким образом, экспериментально было установлено, что предпочтительно использование модифицированной серы. Свойства серобетона является следствием его внутренней структуры, которая довольно подробно была изучена североамериканскими учеными.

Сера без добавления наполнителя представляет собой вещество с гомогенной структурой, что означает плотное расположение молекул относительно друг друга. Присутствие наполнителя приводит к тому, что молекулы серы «скрепляют» молекулы наполнителя и заполняют внутренние пространства получаемого вещества таким образом, что пористость становится почти незаметной (даже под микроскопом). Низкая пористость серобетона во многом обусловила сферы его применения. Это касается использования серобетона как основного материала для хранилищ отходов, коллекторов сточных вод и т.д.

С точки зрения описания качеств преимущества применение серобетона в некоторых областях (для утилизации отходов, сточных вод) перед цементным бетоном очевидны. Ниже представлена сравнительная характеристика основных параметров этих видов бетона.

Сравнительная характеристика свойств серного и портландцементного бетонов

Источник: Journal of Ceramic Processing Research, сайты научно-исследовательских учреждений

Примечания: Прочность на сжатие указана для бетона, с момента заливки которого прошло 3 дня. Характеристика «время набора прочности» подразумевает первоначальный (на 50%) набор марочной прочности бетона. Необходимо отметить, что свойства серобетона в большей степени, нежели в случае с цементным бетоном, зависят от технологического процесса и контроля качества входного сырья и на всех этапах производства.

Так, по утверждению зарубежных исследователей, не только процентное содержание  модификатора  в серобетоне, но и его качественный и количественный (по входящим веществам) состав. Например, наличие такого модификатора серы, как смесь дициклопентадина и олигомера,  в растворе не должно быть ниже 5%. Опытным путем было установлено, что наиболее эффективно именно это значение, поскольку при увеличении содержания данного модификатора снижается такая характеристика, как пластичность (вязкость) получаемого бетона. Влияет на свойства серобетона также процентное соотношение дициклопентадина и олигомера, наиболее эффективным (с точки зрения все той же пластичности смеси) является пропорция 50:50 или (при 10%-ной доли модификатора) 40:60 в пользу олигомера.

Также экспериментально установили, что прочность на сжатие (хоть и незначительно) снижается при чрезмерном увеличении содержания в серобетоне наполнителя. К тому же, для придания серобетону высокой коррозионной стойкости необходимо, чтобы наполнитель содержал от 6 до 20% частиц, размер которых находится в диапазоне 150-250 мм. Стекловолкно, добавление которого в серобетон способствует увеличению прочности конечного продукта и предотвращает его истирание, должно соответствовать следующим требованиям: длина волокон 1-14 см.,  процентное содержание от объема бетона – не более 5%.

Это далеко не полный перечень требований к сырью для производства серобетона. Каждый производитель, равно как и патентодержатель технологии, определяет свои требования в зависимости от характеристик, задаваемых для изготавливаемого строительного материала.

Направления использования серобетона

В табл. 2.1. приведен ориентировочный перечень сфер применения серобетона на Западе.

Области применения серобетона в развитых странах Европы, Северной Америки и Юго-Восточной Азии

Источник: сайты зарубежных производителей и поставщиков серы

Если же условно разделить все строительные конструкции, при изготовлении которых используется (или возможно использования) серобетон на сборные элементы и монолит, то перечень областей использования рассматриваемого строительного материала будет выглядеть следующим образом.

Таблица

Использование серобетона в монолитном и сборном строительстве

Источник: сайты зарубежных производителей и поставщиков серы

Такие механические характеристики серобетона, как высокая прочность на растяжение, сжатие и изгиб, высокая морозостойкость и водонепроницаемость обеспечили этому строительному материалы широкое распространение при производстве железобетонных изделий, подвергающихся большим нагрузкам. 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).

Широкое распространение, которое получил серобетон в области утилизации отходов, обусловлено таким качеством данного материала, как низкая пористость. Спосбность молекул серы «химически связывать» («цементировать») частицы радиоактивных отходов сделало серный бетон незаменимым при хранении ядерных отходов с низким уровнем радиоактивности. К тому же, оксиды некоторых металлов, взаимодействуя с серобетоном, не только не проникают в окружающую среду, но и превращаются в менее растворимые сульфиды металлов. Серобтеон способен таким образом трансформировать ртуть и кадмий, чрезмерная концентрация которых в окружающей среде представляет опасность

Таблица

Испытания взаимодействия серобетона с химическими соединениями

Таким образом, главным ограничителем более широкого использования серобетона для утилизации промышленных и бытовых отходов является  отсутствие опыта захоронении ряда опасных веществ и, как следствие, некоторая степень непредсказуемости их взаимодействия с серобетоном.

Несомненно, устойчивость к воздействию кислот, - явное преимущество серного бетона перед цементным аналогом.

Рис. 2.1. Результат воздействия 10%-ной соляной кислоты на бетон (серный – слева, цементный – справа)

В США наиболее активными потребителями серобетона являются химические производства (кислот, солей и минеральных удобрений), металлургические заводы, заводы по переработке  сельскохозяйственной продукции и пищевые предприятия. Компании упомянутых специализаций используют бетон на основе серного вяжущего в основном для заливки полов. В данном случае вновь наиболее полезным свойством серобетона является коррозионная и химическая стойкость.

Высокие прочностные характеристики и стойкость к истиранию важны еще для одной весьма перспективной сферы применения серного бетона – дорожные покрытия (как правило, в виде плит), подвергающиеся высоким нагрузкам (это в первую очередь касается аэропортов и дорог в районах   со сложными климатическими условиями.

C оценкой потенциала спроса на серобетон на российском рынке Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Серобетон: анализ потенциального спроса».

Автор:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 927-02-31
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru

Об авторе:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.

• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование