ПОЛИМЕРБЕТОНЫ

Бетоны, пропитанные серой

В последнее время как у нас в стране, так и за ру­бежом значительное внимание исследователей уделяется способу уплотнения поравого пространства бетона путем его пропитки мономерам, и или олигомерами с последую­щей их полимеризацией в поровой структуре бетона. В результате пропитки получают бетонополимеры с высо­кими прочностными характеристиками, плотностью, мо - позостойкостью и повышенной стойкостью к некоторым агрессивным средам [26, 42, 55, 88, 89, 97. 101, 114, 115J. Однако высокая стоимость мономеров, их дефицитность и сложная технология получения бетононолимеров сдер­живают их практическое применение. Кроме того, моно­меры и олигомеры обладают рядом недостатков. Олиго - меры имеют сравнительно высокую вязкость, а мономе­ры повышенную токсичность и летучесть, что связано с возможностью образования взрывоопасных смесей. По­этому разработка новых, более дешевых и недефицитных пропиточных композиций является важной и актуальной задачей.

Сера менее дефицитна и значительно дешевле моно­меров, используемых для пропитки бетонов. Бетоны, про­питанные серой, по своим физико-механическим свой­ствам незначительно уступают бетонополимерам. Кроме того, с технологической точки зрения, процесс кристал­лизации серы значительно проще и доступнее, чем поли­меризация мономеров в поровом пространстве бетонов.

Первые эксперименты по пропитке бетонов расплав­ленной серой были проведены в начале 70-х годов в США и Канаде, а затем в СССР, Франции, Японии и других странах. В Канаде исследования ведутся канад­ским центром по технологии разработки полезных иско­паемых и природных энергетических ресурсов (CANMET).

Национальной комиссией по исследованиям и Ка­надским институтом по использованию серы (SUDIC), во Франции — Научно-исследовательским центром про­мышленности бетонов (CERIB), в США — Юго-запад­ным научно-исследовательским институтом и др.

Юго-западный научно-исследовательский институт в течение нескольких лет проводит натурные исследования бетонных канализационных труб диаметром 250 и 300 мм, пропитанных расплавленной серой, состав кото­рой был улучшен специальными добавками для предот­вращения воздействия бактерий около 2% дициклопеп - тадиена или 0,5% бактерицида типа пентахлорофенат.

В четырех городах штата Техас было уложено около 427 пропитанных труб. Первый участок был построен на коллекторе, отводящем сточные воды завода по про­изводству аккумуляторных батарей, второй — на коллек-

Питке бетонов без применения вакуумирования или из­быточного давления в процессе пропитки. По данным японских авторов, использование вакуумирования изде­лий и проіпитки при повышенном давлении позволяет получать бетоны, пропитанные расплавом серы, с проч­ностью на сжатие до 177 МПа.

По сравнению с технологией пропитки мономерами или олигомерами пропитка расплавом серы имеет ряд специфических особенностей, которые необходимо учи­тывать при назначении технологических параметров. При пропитке расплавом серы достигается более глубокая сушка исходного материала, так как оставшаяся в бе­тоне после сушки влага испаряется при пропитке в го­рячем расплаве серы.

После пропитки изделия извлекают из пропиточной камеры и охлаждают до температуры окружающей сре­ды. Процесс охлаждения сопровождается кристаллиза­цией расплава в поровом пространстве. Температура кристаллизации серы является физической константой и всегда происходит при охлаждении ниже 119°С. Этот процесс зависит от температуры, и вся сера, вошедшая в поровое пространство, при охлаждении кристаллизу­ется. Потерь серы из изделия при охлаждении практи­чески не происходит. Процесс кристаллизации идет на­чиная с поверхности изделия, что также снижает потери серы. Бетопы, пропитанные серой, могут использоваться для изготовления дорожных и тротуарных плит, бордюр­ных камней, виноградных стоек, лотков, труб, тюбингов, секций опреснительных установок, элементов морских причалов, каркаса градирен, блоков сепажпых башен и многих других конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по прочности и морозостойко­сти к агрессивным средам (рис. 26, 27).

Основные характеристики различных видов бетонов, пропитанных серой, приведены в табл. 41, 42. Их данные подтверждают достаточно высокую эффективность при­менения серы.

НИИЖБ совместно с ТашПИ разработали техноло­гию пропитки расплавленной серой фундаментных баш­маков и стоек для лотков оросительных систем, которые

Показатель

Плотность, кг/м3 Предел прочности^ МПа: при сжатии s изгибе Модуль упругости при сжатии Морозостойкость, циклы Водопоглощение (по массе),, % Водонепроницаемость (класс) Сульфатостойкость Ка

Показатель

Плотность, кг/м3

Предел прочности при сжатии. МПа Модуль упругости при сжатии V104 МПа

Морозостойкость, циклы Водопоглощение (по массе). % Водонепроницаемость (класс) Сульфатостойкость Кст

До пропитки

Экономическая эффективность внедрения конструк­ций из золобетона, пропитанного серой, составляет око­ло 39 руб/м3, а тротуарных плит, пропитанных серой,— около 31 руб/м3.

В ИСМиС ГрузССР также выполнен значительный объем исследований и изготовлена опытно-промышлен­ная установка для пропитки расплавленной серой желе­зобетонных виноградных стоек и решеток для животно­водческих комплексов. Характерной особенностью раз­работанного технологического процесса является отсут­ствие сушки бетона как самостоятельной о-перации. Ви­ноградные стойки или решетки естественной влажности загружают в емкость с расплавленной серой, имеющей температуру 175—180°С, и выдерживают при этой тем­пературе около 1 ч. За это время, учитывая малое сече­ние этих изделий, происходит практически полное испа­рение свободной воды, после чего температуру серы сни­жают до 130°С, при которой осуществляется пропитка серой.

Результаты 'испытаний показали, что при малых се­чениях бетонных и деревянных изделий совмещение опе­раций сушки и пропитки позволяет получить бетон с пределом прочности на сжатие до 70 МПа. Серийный выпуск виноградных стоек, пропитанных серой, органи­зован (1984 г.) на двух заводах, уже выпущено более 500 тыс. таких стоек.