Серные бетоны обладают рядом положительных свойств, к которым, в первую очередь, относятся: быстрый набор прочности, связанный только с периодом остывания серобетппиой смеси, высокая прочность, химическая стойкость к ряду агрессивных продуктов, низкое водопоглощепне и соответственно высокая морозостойкость (табл. 38).

Технология получения серных бетонов незначительно отличается от технологии асфальтовых бетонов, и производство таких бетонов, обладающих высокими проч­ностными характеристиками может быть налажено на существующих асфальтовых заводах, что подтверждено производственными испытаниями.

За рубежом серные бетоны используют в качестве дорожных покрытий. В Канаде для этих целей применяли бигумно-серные бетоны (отношение битума к сере, а на наиболее ответственных участках — серные бетоны, не содержащие битума. Такие покрытия более
прочны, обладают хорошим сцеплением, имеют меньшее водопоглошенпе и значительно большую долговечность.

В районе Калгари (Канада) успешно эксплуатируются участки скоростной шоссейной дороги и отбойные ограждения, выполненные в виде армированных сборных элементов из серного бетона. После 6 лет эксплуатации ограждения имеют хороший внешний вид.

Разработан способ нанесения облицовок на стенки земляных ирригационных каналов путем торкретирования горячих серных растворов непосредственно на грунт. Покрытие наносится слоями толщиной 5—6 мм. В зависимости от вида и степени уплотнения грунта общая толщина защитного покрытия составляет от 20 до 40 мм. Для нанесения таких защитных облицовок служит специальное передвижное оборудование, приспособленное для работы в полевых условиях. По сравнению с бетонными облицовками нанесение защитных покрытий путем торкретирования серных растворов уменьшает фильтрацию воды и значительно сокращает сроки строительства.

Вспененные серные композиции, имеющие при небольшой плотности сравнительно высокие физико-механические характеристики, применяют для теплоизоляции основания автомобильных дорог в зонах вечной мерзлоты.

Серные бетоны, по мнению канадских ученых, перспективны в условиях арктического климата для изготовления сборных и монолитных копструкний различного назначения, в том числе свай, водорезов, труб, опор и фундаментов, емкостей, покрытий для закрепления земельных откосов.

Серный бетон с полимерной добавкой «сульфуркрит» в настоящее время используется в Канаде для получения коррозионно-стойких строительных конструкций промышленного и гражданского назначения, в том числе как материал для защиты и ремонта покрытий цементного иола и изготовления новых коррозионно-стойких и непроницаемых покрытий полов толщиной от 8 до 20 см. Впервые такие иолы из «сульфуркрита» были выполнены на ряде промышленных предприятий 6 лет па-зад в объеме около 1000 м2. Технология формования изделий из горячих смесей «сульфуркрита» позволяет производить формовку при отрицательных температурах до —40°С. Удачно применяют серный бетой и для нригру-зов нефте- и газопроводов при их прокладке через болота и реки. Прнгрузы армированы стальной арматурой

диаметром 20 мм. Масса блоков таких пригрузов 5— 62 т. В настоящее время выпущено уже более 20000 т различных изделий и конструкций из «сульфуркрита»

Следует отметить еще одну особенность серного бетона— повторное использование бракованных конструкций путем их дробления, вторичного расплава и формования.

Отходы серного производства используют в СССР для приготовления сероасфальтобетонпых смесей, что позволило улучшить качество асфальтового бетона, уменьшить водопасыщеиие и набухание и увеличить коэффициент водоустойчивости.

Па одном из асфальтовых заводов треста Облмеж-колхоздорстрой была изготовлена партия сборных несущих конструкций из серобетона. Кроме того, серный бетон был уложен на проезжей части одного из участков автомобильной дороги. Производственные испытания подтвердили возможность использования оборудования асфальтовых заводов для приготовления серных бетонов и конструкций па их основе.

Исследования, выполненные в ПИИЖБе и параллельно во Львовском политехническом институте (Е. В. Козловой) под руководством автора, показали, что в зависимости от степени наполнения расплавленной серы мелкодисперсными минеральными наполнителями предел прочности отверждепных образцов на сжатие изменяется в среднем от 18—20 МПа без наполнения до 50—60 МПа при 200—250% наполнении. Дальнейшее увеличение степени наполнения приводит к резкому снижению прочности (рис. 20). Ярко выраженный экстремальный характер изменения прочности в зависимости от степени наполнения в общем виде подтверждает аналогичные зависимости, полученные ранее для полимерных мастик, хотя механизм упрочнения у них различен. В случае получения серных мастик на поверхности минеральных наполнителей в процессе остывания серы формируются однородные кристаллы, размеры которых значительно меньше, чем в объеме свободной серы. При оптимальной степени наполнения практически вся сера переходит в более однородное и мелкокристаллическое состояние, что и обусловливает столь значительное повышение прочности.

Таким образом, была обнаружена весьма важная закономерность, которая позволяет использовать теоретические предпосылки и основные положения разработанной ранее теории структурообразовапия полимербетонов для подбора оптимальных составов серных бетонов. Использование этой теории позволило существенно сократить расход серы и подобрать составы серных бетонов с высокой плотностью и пределом прочности па сжатие 50—60 МПа (табл. 39).

Для изготовления химически стойких серных бетонов в качестве крупных заполнителей по аналогии с лоли-мербетонами должны использоваться химически стойкие щебень и песок и мелкодисперсные наполнители — кварцевая или андезитовая мука, зола-унос и др. Удельная поверхность наполнителей должна быть в пределах 2500—3000 см2/г.

Известно, что под действием температурных перепадов, изменения солнечной радиации и других атмосферпых воздействии структурное состояние серы может изменяться за счет перехода ее молекул из одного аллотропного состояния в другое. Такие изменения вызывают появление опасных внутренних напряжений, которые могут привести к нарушению целости материала и сокращению долговечности конструкций. Кроме того, сера является хрупким материалом, а серные бетоны на ее основе обладают более высокой хрупкостью по сравнению с цементными бетонами.

Для устранения перечисленных недостатков в серное вяжущее вводят различные пластифицирующие и структурирующие добавки. В настоящее время при изготовлении серных мастик, растворов и бетонов сера в чистом виде практически не применяется.

В качестве пластифицирующих и структурирующих добавок в большинстве случаев используют различные полимерные материалы (тиокол, термопрен, резиновую крошку, атактический полипропилен, хлор-парафин и др). Поэтому при употреблении в качестве вяжущего серных бетонов серы, модифицированной полимерными добавками, такие бетоны следует называть полимерсер-пыми бетонами. Полимерсерпые бетоны могут быть получены и при использовании в качестве вяжущего полимерной серы, получаемой по специальной технологии (см. раздел 6.5).

Для снижения горючести серных бетонов и повышения огнестойкости конструкций из этих материалов в состав серного вяжущего вводят различные антипирены (полифюрсодержащие фосфиты, пятихлористый фосфор, хлор-парафин и др.).

Полученные результаты показывают, что по прочностным характеристикам серные бетоны занимают промежуточное положение между цементными бетонами классов В25-В30 и высокопрочными полимербетонами. По химической и диэлектрическим характеристикам в сухом состоянии они не уступают большинству видов полимербетонов, а по стоимости значительно ниже наиболее дешевых из лих.

Исследования сохранности стальной арматуры в течение 2 лет показали, что серный бетон надежно предохраняет арматуру от коррозии в условиях качественно изготовленного плотного бетона. Для повышения ударной прочности, прочности при растяжении и изгибе в серный бетон можно вводить обычное стекловолокно, в

то время как в цементных бетонах такое волокно подвергается разрушению в результате воздействия щелочной среды цементного камня.

Исследования бы.ти подтверждены результатами испытаний в натурных условиях балок размером 20Х30Х Х250 см и тротуарных плит размером 50X50X5 см, из­готовленных на Стрыйском заводе треста Облмежкол-хоздорстрой и уложенных на участке электролиза завода «Электрооспаетка» в г. Коломыя.

Таким образом, была определена первоочередная номенклатура конструкций из серных бетонов: фундаментные блоки, сваи, лотки, тоннели, трубы, блоки сенажных башен, емкости и др.

Следует отметить, что серный бетон может быть использован при изготовлении не только сборных, но и монолитных конструкций, а также при различных видах ремонтных работ.

Выполненные исследования и зарубежный опыт наглядно характеризуют перспективность использования серных бетонов в различных областях строительной индустрии.

Па основе проекта серийно выпускаемого асфальтового завода типа ДС-117-2Е в МИИЖБе разработана технология промышленного производства изделий и конструкций из полимерсерпых бетонов (рис. 21). По этой технологии песок и щебень поступают на склад инертных материалов 1-1 в саморазгружающихся вагонах или автомобильным транспортом, откуда их раздельно подают грейферным краном в соответствующие загрузочные воронки с ленточными питателями. Затем элеватором они направляются на грохоты для отсева крупных камней и посторонних включений и после этого в бункера-накопители агрегата питания II-1 ив сушильный барабан Ш-1. Температура заполнителей при выходе из барабана должна быть 160°С±5.

Из сушильного барабана заполнители подают горячим элеватором VI-4 в дозировочный бункер VI-1. Одновременно сера со склада Ш-2 н наполнитель из склада 1-2 поступают в бункера-накопители IV-1.

Приготовление полимерсерпого бетона осуществляют в горячем смесителе VI-3, в который подаются дозированные песок, щебень и минеральная мука.

Расплавленная сера с полимерными модифицирующими добавками полается в смеситель VI-3 через объемный дозатор V-4. Расплав серы получают в плавителе V-1. Перекапку расплавленной серы производят специальными насосами V-3 типа «Раздол-3» или «Раздол-4».

В горячем смесителе VI-3 серобетониая смесь перемешивается при температуре 150±5°С в течение 2—3 мин и выгружается в нагретую металлическую опалубку IX-2, установленную па вибростоле IX-1. Виброформование серного бетона производится на типовом вибростоле с частотой колебаний 50 Гц и амплитудой 0,3—0,5 мм в течение 1,5—2 мин.

После виброформования изделие направляют на участок X, где производят распалубку и приемку ОТК. Распалубку можно производить после охлаждения изделий до 40—50°С.

Подготовка опалубки и арматурных каркасов производится на участке VIII и заключается в смазке внутренних стенок форм машинным маслом, установке (при необходимости) арматурных каркасов и закладных деталей и нагреве формы до температуры 140—150°С. Бракованные изделия направляются на участок переработки XI для повторного использования при приготовлении серного бетона.

Управление и контроль за технологическими параметрами осуществляются с пульта автоматического управления всего производства XII.