Бетоны, пропитанные серой
В последнее время как у нас в стране, так и за рубежом значительное внимание исследователей уделяется способу уплотнения порового пространства бетона путем его пропитки мономерами или олигомерами с последующей их полимеризацией в поровой структуре бетона. В результате пропитки получают бетонополимеры с высокими прочностными характеристиками, плотностью, морозостойкостью и повышенной стойкостью к некоторым агрессивным средам. Однако высокая стоимость мономеров, их дефицитность и сложная технология получения бетопополимеров сдерживают их практическое применение. Кроме того, мономеры и олигомеры обладают рядом недостатков. Олигомеры 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.
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. Бетоны, 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.
Характерной особенностью разработанного технологического процесса является отсутствие сушки бетона как самостоятельной операции. 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.