МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРЫ С БЕТОНОМ

На сегодняшний день в мире сложилась такая ситуация, при которой производство серы превышает ее дальнейший сбыт. Во многом это объясняется более глубокой очисткой попутных газов, развитием технологий и месторождений, содержащих обширные запасы нефти и серы, а так же благодаря очистке топочных газов. Наша страна не является исключением и эти ситуации характерны и для России. В связи с данными обстоятельствами встаёт вопрос о большей целесообразности использования серы в таких отраслях экономики как дорожное и жилищное строительство [1,2].

Важен еще и тот факт, что до наших дней до конца не изучено взаимодействие различных органических веществ и серы. Изучение реакции осернения достаточно затруднительно из-за самой структуры этого вещества. Полностью не изучена возможность серы реагировать сразу в ряде направлений, которые в большинстве ситуаций сопровождаются выделением полисульфонов и сероводорода. Также сера способна проявлять побочные реакции (присоединение, полимеризация, конденсация, гидрирование), выявлены факторы неустойчивости осернения большого количества промежуточных продуктов, которые в ряде случаев приобретают смолообразную форму, непригодную для производственного сектора экономики. И несмотря на уже более чем вековой опыт изучения такого вещества как сера, ученые и предприниматели не смогли прийти к единому пониманию о характере процессов взаимодействия и оптимальных условиях их прохождения [3].

Можно отметить как минимум 3 причины, что благоприятствует успешной реализации серы. Одной из таких является возможность уменьшения расхода битума. За счет включения в смесь более дешевой серы можно значительно сократить издержки при реализации дорожных работ [4,5].

Рисунок 1. Классификация серы

Также вкратце можно обозначить и вторую причину. Зачастую каменные материалы, используемые при строительстве дорог или зданий, привозятся из отдалённых мест. Было бы целесообразно использовать серобитумные вяжущие материалы, которые легко переносят включения местных материалов, что в совокупности даст значительный положительный эффект [4,6].

А вот третья причина нам более интересна, сходя из названия нашей статьи, на ней мы и остановимся поподробнее. Суть ее заключается непосредственно в значительном повышении качественных свойств серобитумного вяжущего:

• Происходит достаточно сильное увеличение прочности при сжатии, что ведет к снижению толщины или слоёв объекта;
• Данное решение даёт значительную теплоустойчивость бетонным и другим сооружениям, что позволяет при отрицательных температурах исключить появление трещин, а при высоких положительных – деформации материала;
• Использование серы в бетонных и битумных смесях увеличивает прочность изделий от различных динамических нагрузок;
• Сера позволяет обеспечить смесям значительную стойкость относительно разного рода растворителей[4,7-9].

Хотелось бы отметить перспективную разновидность классического бетона, а именно серобетон, который еще в 20 веке начат был исследоваться, и изучения этого материала продолжаются и по сей день. Если отметить такие свойства бетона как значительно быстрое твердение, прочность, а также водостойкость, к сказанному добавить благоприятные свойства использования серы, о чем было написано ранее, то можно однозначно отмечать перспективу развития этой отрасли.

Данное предположение проверяется и доказывается учеными, различными исследовательскими работами, которые регулярно отображаются в обзорных статьях, тематических изданиях и т.п.

Для изготовления серобетона необходимо использование как стандартного, так и полученной особым путём материала. То есть используется газовая сера, которая включает в себя свыше 99,95% ключевого вещества, и модифицированная сера. В дальнейшем эта совокупность измельчается в однородную массу [10].

Таким образом, благодаря использованию серы и бетона можно получать материал, который значительно отличается от классического бетона, как количественными, так и качественными характеристиками. Он в разы прочнее, по стоимости затрат на него тратиться меньший объём средств и в эксплуатации он неприхотлив.

Рисунок 2. Зависимость предела прочности при сжатии от доли серы в серобетоне

Еще одной возможностью соединения серы и бетона выступает серный цемент, или так же его еще называют мастика. Это разновидность вяжущего материала, который используют, как правило, в расплавленном виде для соединения отдельных керамических элементов при футеровочных работах. Стоит отметить, что серный цемент устойчив к большинству растворителей, солей и кислот, но разрушается под воздействием растворов щелочей, масел и окислителей.

В современной индустрии производства, строительства дорог и жилищного строительства и прочих отраслях природохозяйствования существует колоссальное количество примеров осуществления взаимодействия серы с бетоном, и можно рассмотреть громадное число вариантов. Но следует сделать вывод, что данное сочетание элементов является не только удачным и полезным, но и весьма перспективным, поскольку их взаимодействие так и не изучено досконально. Есть вероятность появления совершенно новых соединений и сочетаний.

Список литературы:

1. Волгушев А.Н. Применение серы в строительстве // Аналитический портал химической промышленности Newchemistry.ru: [сайт]. URL: http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=4348 (дата обращения 27.04.2011).
2. Решение III Всероссийской конференции по проблемам производства и применения дорожных битумных материалов. ТНГ №1, Уфа 2009 Поконова Ю.В. Нефтяные остатки. СПб.: Изд-во СПГТИ, 2012. – 217 с.
3. Применение серобитумных вяжущих при строительстве объектов дорожного хозяйства // ООО "МосДорПроект" : [сайт]. URL: http://www.mosdorproekt.ru/sera.html (дата обращения 27.04.2011).
4. Beer K., Hamterwauer U., Klingberg A. Verwendung von Bitumen mit hoherem Polymergehaltfiir den Bau von offenporigen Asphaltdeckschichten //Bitumen. – 1996. – 58, №4. – S. 158-161
5. Правильное решение // Дороги России XXI века, 2012. – №7 – С. 72-76.
6. Оаэ С. Химия органических соединений серы. М.: Химия, 1975. – 76 с.
7. Воронков М.Г. Реакции серы с органическими соединениями. Наука. 1979 г. – 352 с
8. Новое поколение строительных материалов в технологии стройинду- стрии и дорожном строительстве // Информационно-строительный портал ProektStroy.ru . URL: http://www.proektstroy.ru/publications/view/11057?bigid=31 (дата обращения 27.04.2010).
9. Ю.Б. Баженов. Бетонполимеры. // М.: Стройиздат, 2013, 472 с.