ПОЛИМЕРБЕТОНЫ

Перспективы развития и применения серных бетонов с использованием полимерной серы

Выполненные исследования показали, что потенци­альные возможности серы как материала для получении полимерсерных бетонов, бетонов, пропитанных серой, и других пористых материалов далеко не исчерпаны.

Полимерная сера, молекулы которой образуют длин­ные спирали, содержащие 104—105 атомов серы и имею­щие молекулярную массу от 18 до 73 тыс., обладает ря­дом положительных свойств.

Физико-механические свойства полимерной серы зна­чительно отличаются от обычной ромбической и призма­тической. Такая сера нерастворима в органических рас­творителях, имеет более высокие прочностные характе­ристики, лучшую адгезию к минеральным наполнителям и бетону при его пропитке. При твердении полимерсер­ных бетонов и в норовой структуре цементного бетона в такой сере практически не возникает внутренних напря­жений.

По данным Анохина В. В., полимерная сера является аморфно-кристаллическим полимером и подобно каучу­ку ее можно вулканизировать мышьяком, фосфором и др. [3].

При 122°С сера полностью расплавляется и основная масса жидкой серы состоит из модификации 5р с вязко­стью (11—12 Па-с. С повышением температуры до 145— 155°С содержание уменьшается, a Sx возрастает и вязкость уменьшается до (6,5—7) Па-с. При 155°С про­исходит разрыв колец, и сера начинает перестраиваться в полимерные цепи модификации 5ц. Повышение темпе­ратуры до 190°С приводит к полной перестройке в мо­дификацию 5ц и резкому увеличению вязкости, которая при этом достигает (12—55) Ю-7 мкм. Нагрев выше 2Ю°С приводит к уменьшению длины полимерных цепей и увеличению их подвижности и при 400°С сера вновь становится жидкотекучей, имея вязкость около 16 Па-с (см. рис. 18).

Твердую полимерную серу можно получить, если рас­плавленную серу с температурой 190—200°С, при кото­рой практически вся сера перешла в полимерное состоя­ние, резко охладить. Однако полимерная сера — термо­динамически неустойчивый материал, при нормальной температуре она постепенно переходит в обычную ромб и чес кую серу. Таким образом, переход из мономерного в полимерное состояние в сере является фазовым, он но­сит флуктуационный, межфазный характер, как и в кристаллических полимерах. Процесс полимеризации серы протекает по радикальному механизму, доказатель­ствам чего служат парамагнитные свойства расплавов такой серы, свидетельствующие о большой концентрации неспаренных электронов [3].

Для стабилизации полимерной серы в твердом со­стоянии используют различные стабилизаторы структу­ры. Например, фирма «Стауффер Кэмикэл Компани» (США) применяет для этих целей галоге-ны, терпентин, сосновое масло, сосновый деготь и др.

Во ВНИПИсера сравнительно недавно разработан способ получения полимерной серы, который заключает­ся в том, что расплавленную серу, содержащую 3—4% фосфора, нагревают до 190—200°С, а затем резко охлаж­дают в холодной воде. В полученном продукте со­держится до 90% полимерной серы. По данным ВНИПИ - серы стабилизированная фосфором полимерная сера может использоваться в качестве высокоэффективного вяжущего полимерсерных бетонов, покрытий и заливоч­ных композиций, а наполненная асбестом или стеклово­локном как электроизоляционный и конструкционный материал.

Во Львовском филиале НИИСМИ совместно с НИИЖБом разработаны основы технологии получения бетонов, пропитанных полимерной серой, которая вклю­чает следующие операции: расплав серы, содержащий 3—4% по массе фосфора, нагревают до 150—155°С и интенсивно перемешивают. Затем в расплав погружают высушенные до постоянной массы бетонные изделия. После пропитки в течение 3 ч излишек серы сливается из пропиточной камеры и температуру в камере подни­мают до 190—200°С. При этой температуре изделия вы­держивают в течение 1 ч, а затем охлаждают в проточ­ной воде.

Результаты испытаний показали, что образцы, про­питанные стабилизированной полимерной серой, во всех случаях имели показатели прочности, истираемости и стойкости в толуоле выше, чем у образцов, пропитанных обычной серой. Эти интересные данные подтверждают необходимость ускоренного выполнения комплексных исследований и опытно-промышленной проверки бетонов

На полимерсерном вяжущем и цементных бетонов, про­питанных полимерной серой.

Использование полимерной серы позволит получить новые, весьма эффективные материалы, которые во мно­гих случаях не будут уступать полимербетонам и бето - нополимерам на основе синтетических смол и найдут достаточно широкое применение не только в строитель­ной практике, но и во многих других отраслях промыш­ленности.