ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ СЕРОБЕТОНА ЗА РУБЕЖОМ

Такие механические характеристики серобетона, как высокая прочность на растяжение, сжатие и изгиб, высокая морозостойкость и водонепроницаемость обеспечили этому строительному материалы широкое распространение при производстве железобетонных изделий, подвергающихся большим нагрузкам.

К тому же, учитывая, что многие страны Европы и Северной Америки озабочены проблемой загрязнения атмосферы бетонной пылью, выделяемой при сносе зданий из бетонных конструкций, возможность переработки серобетона оказалась дополнительным фактором, обусловившим его применение в производстве некоторых ЖБИ. Единственным ограничителем является неустойчивость серобетона к воздействию высоких температур (свыше 1200С).

Направления использования серобетона

Области применения серобетона в развитых странах Европы, Северной Америки и Юго-Восточной Азии

Сфера использования Преимущества серобетона по отношению к цементному аналогу
Сборные бетонные конструкции (фундаментные плиты, бордюры, плиты для покрытия полов и дорог, сборные элементы для канализаций и портовых сооружений, ж/д и трамвайные шпалы, столбы ЛЭП и т.д.). Высокая прочность, которую обеспечивает готовым изделиям серобетон, короткий срок набора марочной прочности и возможность повторной переработки.
Утилизация отходов  (ряда кислот, солей, тяжелых металлов и ядерных отходов с низким уровнем радиоактивности). Низкая пористость серобетона не позволяет загрязняющим   отходам проникнуть в окружающую среду.
Дорожные покрытия (аэропорты, дороги в районах с низкими температурами), бетонный пол (химические заводы, пищевые производства). Высокая устойчивость к воздействию кислот, солей и прочих химических элементов и соединений, а также устойчивость к истиранию   и коррозии.

Источник: сайты зарубежных производителей и поставщиков серы

Если же условно разделить все строительные конструкции, при изготовлении которых используется (или возможно использования) серобетон на сборные элементы и монолит, то перечень областей использования рассматриваемого строительного материала будет выглядеть следующим образом.

Использование серобетона в монолитном и сборном строительстве

Сборные элементы Монолит
Фундаментные блоки, дорожные (в первую очередь аэродромные плиты), ж/д и трамвайные шпалы, трубы канализации, бордюры, опоры ЛЭП, тротуарная и облицовочная плитка, водосточные трубы и т.д. Пол на химических (в том числе при производстве минеральных удобрений) и пищевых производствах, утилизация опасных отходов (солей, кислот, ядерных отходов), канализационные коллекторы, портовые конструкции, мосты, тоннели, буровые платформы и т.д.

Источник: сайты зарубежных производителей и поставщиков серы

Широкое распространение, которое получил серобетон в области утилизации отходов, обусловлено таким качеством данного материала, как низкая пористость. Спосбность молекул серы «химически связывать» («цементировать») частицы радиоактивных отходов сделало серный бетон незаменимым при хранении ядерных отходов с низким уровнем радиоактивности. К тому же, оксиды некоторых металлов, взаимодействуя с серобетоном, не только не проникают в окружающую среду, но и превращаются в менее растворимые сульфиды металлов. Серобтеон способен таким образом трансформировать ртуть и кадмий, чрезмерная концентрация которых в окружающей среде представляет опасность

Испытания взаимодействия серобетона с химическими соединениями

Вещество Наличие взаимодействия с серобетоном
Серная кислота Нет
Медная соль серной кислоты Нет
Хлористый магний Нет
Соляная кислота Нет
Азотная кислота Нет
Цинковая соль серной кислоты Нет
Лимонная кислота Нет
Сернокислый никель Нет
Смесь азотной и лимонной кислоты Нет
Борная кислота Нет
Лимонная кислота Нет
Сточные воды Нет
Плавиковая кислота Нет

Использовались результаты лабораторных тестов на наличие коррозии или истирания в течение периода взаимодействия 6-9 лет

Источник: «Sulfur Polymer Cement Concrete» Idaho National Engineering Laboratory

Несмотря на наличие очевидных преимуществ серного бетона перед цементным в области утилизации отходов, его свойства при взаимодействии с разными химически опасными соединениями изучены не до конца (исследования еще ведутся). Однако те данные, что уже получены и подтверждены, свидетельствуют и предпочтительном использовании бетона на основе серного вяжущего с этой сфере.

Преимущества и недостатки применения портландцемента и серного цемента для утилизации отходов производства и жизнедеятельности человека

Преимущества Недостатки
Портландцемент безопасные для окружающей среды компоненты;
относительно простое оборудование для производства;
широкий спектр рецептур смеси (в зависимости от наличных ресурсов);
удобен для отходов жидкой форме;
широкий спектр рецептур смеси позволяет ограничить большинство недостатков (например, пористость);
доказанная применимость для утилизации нейтрализованных ядерных отходов.
не подходит для утилизации отходов, характеризующихся высоким содержанием соли;
высокая степень проницаемости;
возможность гидратации;
химические характеристики отходов, возможных к утилизации, ограничены;
риск утечки газа при утилизации ядерных отходов и т.д.
Серный цемент химические характеристики отходов, возможных к утилизации, менее ограничены;
быстрое застывание бетонной смеси и высокая прочность;
устойчивость ко многим химическим соединениям;
непроницаемость;
отсутствие биологического распада под действием бактерий (но элементная сера может быть окислена бактериями);
успешное применение для утилизации «текучих» отходов;
низкая степень утечки радиоактивных отходов;
применение боле комплексного инженерного оборудования и т.д.
предпочтительное использование для мобилизации отходов в твердом состоянии;
не рекомендуется для утилизации некоторых соединений: щелочей (концентрацией более 10%), окислителей, нитратных солей;
необходимость применения контрольного оборудования для предотвращения утечки сернистого газа;
отсутствие экспериментального опыта хранения целого ряда веществ, отходов

Источник: «Sulfur Polymer Cement Concrete» Idaho National Engineering Laboratory

Таким образом, главным ограничителем более широкого использования серобетона для утилизации промышленных и бытовых отходов является отсутствие опыта захоронении ряда опасных веществ и, как следствие, некоторая степень непредсказуемости их взаимодействия с серобетоном.

Несомненно, устойчивость к воздействию кислот, – явное преимущество серного бетона перед цементным аналогом.

Рис. 1. Результат воздействия 10%-ной соляной кислоты на бетон (серный – слева, цементный – справа)

В США наиболее активными потребителями серобетона являются химические производства (кислот, солей и минеральных удобрений), металлургические заводы, заводы по переработке сельскохозяйственной продукции и пищевые предприятия. Компании упомянутых специализаций используют бетон на основе серного вяжущего в основном для заливки полов. В данном случае вновь наиболее полезным свойством серобетона является коррозионная и химическая стойкость.

Высокие прочностные характеристики и стойкость к истиранию важны еще для одной весьма перспективной сферы применения серного бетона – дорожные покрытия (как правило, в виде плит), подвергающиеся высоким нагрузкам (это в первую очередь касается аэропортов и дорог в районах со сложными климатическими условиями.

Производители серобетона и серного вяжущег

Самыми крупными производителями серобетона в мире на сегодняшний день являются компании, расположенные на североамериканском континенте. Это компании Сhempruf Concrete (США) и Starcreat (Канада). Причем, вторая компания первой в мире освоила промышленный выпуск бетона на серном вяжущем, предложив данный материал на рынке еще в 1975 г. Американская Сhempruf Concrete, помимо самого серобетона, предлагает своим потенциальным потребителям услуги по организации производства данного строительного материала (подбор и поставка оборудования, помощь в определении рецептуры изготовления бетона и т.д.).

В табл. 2.5. представлены сравнительные данные о характеристиках серобетона марок Сhempruf Concrete и STARcrete™ по отношению к портландцементу.

Талица 2.5.
Сравнительные характеристики серобетона, выпускаемого ведущими компаниями Серверной Америки, и портландцемента

Характеристика STARcrete™ Сhempruf Concrete Портландцемент
Предел прочности на сжатие 62 МПа 41,4-69 МПа 25-30 МПа
Предел прочности на растяжение 7,4 МПа 6-10МПа 3-4 МПа
Плотность 2400 кг./м3 2300-2500 кг./м3 2400 кг./м3
Процентное содержание воды 0,1-0,2% 0,1 % 6%
Теплопроводность 0,4 Вт/(м*С0) 0,2-0,5 Вт/(м*С0) 0,8-1 Вт/(м*С0)

Источник: данные сайтов компаний-производителей
Многочисленные лабораторные испытания подтвердили преимущества использования серобетона Сhempruf Concrete и Starcreat в некоторых областях строительства.

Информация получена с сайта newchemistry.ru