Teplomarcet.ru

Про Тепло дома
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электропроводимость бетона

Электропроводимость бетона

Бетон и создаваемый на его основе железобетон на базе фибры или арматуры — основной конструкционный материал, который применяется как в массовом строительстве, так и для решения специфических задач. В последнем случае используются смеси с особыми свойствами как в незатвердевшем состоянии, так и в проектном возрасте. Одной из сфер, которая интересна с точки зрения эксплуатационных возможностей, считается регулирование электрических характеристик бетона.

Оглавление

Проблематика вопроса

В отличие от привычных направлений работы над упрочнением конструкций и увеличением сроков их эксплуатации, электрические свойства бетона пока находят ограниченное применение на практике. При этом многие разработчики уже обратили внимание на сферу создания специальных разновидностей бетона с заранее заданными пределами изменения электрических характеристик. Впрочем, даже исследование электропроводности и других аналогичных свойств традиционных бетонных смесей представляет интерес как с точки зрения их нового применения, так и из соображений прогнозирования стойкости строительных конструкций.

Схемы подключения прогрева бетона электродами

Рисунок 1. Использование электропроводящего бетона в дорожном строительстве

Интерес к указанному направлению исследовательских работ обусловлен широкими возможностями применения бетонов с заранее заданными электрическими характеристиками в строительстве, энергетике и прочих отраслях промышленности. Поэтому сейчас выделяют следующие главные направления исследований электрических свойств бетонов и разработки новых составов смесей:

  1. изучение электрических свойств применяемых на практике классов бетонных смесей и создание на основе этих знаний новых электроизоляционных бетонов с улучшенными характеристиками удельного электросопротивления и электрической прочности, малыми диэлектрическими потерями и диэлектрической проницаемостью, что важно для безопасности эксплуатации таких конструкций и увеличения срока их службы;
  2. разработка электропроводных составов с низким удельным электросопротивлением и сохранением стабильных электрических характеристик при изменении условий эксплуатации конструкций.

Все применяемые в технике материалы условно делятся на конструкционные и электротехнические. По технико-экономическим соображениям и из-за специфических механических и физико-химических свойств электротехнические материалы редко используются для решения конструкционных задач. Попытки использовать в конструировании строительных объектов бетоны с заданными электропроводящими или электроизоляционными свойствами предпринимались и ранее, но все они были неудачными. Основной причиной этого являлась нестабильность электрических характеристик, и невозможность их регулирования в заданных пределах.

Поэтому разработка на базе обычного бетона многофункционального материала с высокими конструкционными и заранее заданными необходимыми электрическими свойствами считается важной технической задачей с большими экономическими перспективами.

Поведение бетона при воздействии электрического тока

Поведение бетона при воздействии электрического тока

Рисунок 2. Использование электропроводящего бетона в дорожном строительстве

Традиционный бетон в обычных температурно-влажностных условиях эксплуатации проводит электрический ток, но этим его свойством невозможно управлять и стабильно контролировать. При этом, в современных условиях электропроводность бетона считается негативным свойством, поскольку она вызывает электрокоррозию арматуры в ЖБК под воздействием блуждающих токов.

Иногда электропроводность бетона пытаются использовать с целью заземления строительных конструкций. Такой прием возможен лишь тогда, когда бетон стабильно проводит электрический ток в процессе эксплуатации конструкции. Но вследствие сезонных колебаний влажности и температуры электросопротивление бетона может меняться на несколько порядков. Это явление объясняется ионным характером проводимости бетона. В случае насыщения этого материала водой легкорастворимые компоненты цементного камня переходят в жидкую фазу, что приводит к приобретению им свойств полупроводника с низким удельным электросопротивлением. При испарении влаги сопротивление бетона растет.

Способы регулирования электропроводности бетона

В практике усовершенствования свойств бетона рассматривались разные методы регулирования его электрических характеристик. Большинство из этих способов состоит в предотвращении проникновения влаги в структуру материала и, соответственно, ее влияния на изменение электросопротивления.

Во Франции предлагался «изоляционный бетон Ламберта», в составе которого имеются водные битумные эмульсии, которые заполняют поры в теле бетона, что затрудняет насыщение водой, и, соответственно, обеспечивает стабильное значение электросопротивления. Существует аналогичная технология производства электроизоляционного бетона, которая предполагает его предварительную сушку и покрытие или пропитку различными изоляционными составами. Такой материал применяется для монтажа токоограничивающих бетонных реакторов.

Чтобы повысить электросопротивление бетона для железобетонных шпал, предлагалось вводить в его состав ионно-обменные смолы, связывающие свободные ионы, образующиеся при насыщении бетона влагой. В результате снижалась электропроводность жидкой фазы и всего бетона. Кроме того, изоляционные бетоны предлагалось изготавливать путем замены цементной связки полимерной. Этот метод лег в основу технологии производства электроизоляционных пластобетонов, например, эпоксидного бетона.

Что касается возможностей использования проводящих свойств увлажненного бетона, то подобные технологии получили ограниченное распространение. Это объясняется низкой стойкостью материала при прохождении тока и увеличением электросопротивления при отрицательных температурах, когда вода переходит в твердое состояние.

Читайте так же:
Состав самовыравнивающейся цементной смеси

Ранее для упрощения создания электропроводного материала использовался подход, при котором бетон рассматривали, как электрически однородный объект, и не учитывали в достаточной мере его фазовый и химический состав, макро- и микроструктуру, особенности протекания физико-химических процессов. На современном этапе исследования возможности получения токопроводящих или изоляционных бетонов базируются на других принципах.

При разработке технологии изготовления изоляционных бетонов, учитываются свойства компонентов цементного вяжущего, а также их различных сочетаний. Такой подход позволяет выделить составы, которые в наибольшей степени приближаются к диэлектрикам. Кроме того, ведутся работы в установлении влияния пористости бетона на его изоляционные свойства.

В случае разработки электропроводящих бетонов основное внимание уделяется подбору токопроводящих добавок, изменяющих характеристики материала. Еще одним методом повышения электропроводности считается создание специального композиционного бетона с функциями проводника электрического тока. Результатом этих работ стало создание электропроводящего бетона – бетэла, который может применяться в качестве конструкционного и электротехнического материала.

Характеристики бетэла

Регулирование структуры и фазового состава цементного камня и самого бетона, наряду с применением токопроводящих добавок, считается одним из главных направлений получения бетона с заданными электрическими характеристиками. Это достигается путем правильного выбора исходного заполнителя, вяжущего и добавок, а также созданием оптимальных условий твердения.

Характеристики бетэла

Рисунок 3. Принципиальная схема бетэла: 1 – песок (диэлектрик-наполнитель); 2 – электропроводный металлосиликат; 3 – гелевая оболочка; 4 – агрегаты металлического порошка; 5 – агрегаты цемента

При изготовлении бетона может использоваться различная связка, по которой и названы типы материала:

  • пластобетон;
  • составы на цементном вяжущем;
  • полимерцементный бетон.

С точки зрения конструктивной, электрической и экономической эффективности наиболее подходящим считаются составы на цементном вяжущем, поскольку они, кроме высоких технико-экономических и конструктивных показателей, обладают достаточно хорошей дугостойкостью и короностойкостью.

Предварительные исследования электрических и прочностных свойств бетэла показывают, что при его изготовлении можно обеспечить большой диапазон механических и электрических параметров:

  • объемный вес: от 1,8 до 2,2 г/см 2 ;
  • прочность на растяжение: от 15 до 30 кг/см 2 ;
  • прочность на сжатие: от 85 до 250 кг/см 2 ;
  • удельное электрическое сопротивление: от 10 до 104 Омсм;
  • допустимая плотность тока: от 10 до 0,1 А/см 2 ;
  • рабочий диапазон температуры: от 60 до 150 °С;
  • допустимая скорость перегрева: 200 °С/с;
  • рабочая температура перегрева: 120 °С;
  • удельная разрушающая энергия в случае однократного включения токовой нагрузки: от 230 до 300 Втс/см 3 ;
  • удельная теплоемкость: 0,22 ккал/г°С;
  • удельный объем, при котором происходит рассеивание 1 МВтс энергии при перегреве материала на 1°С: 0,57.

Перспективы применения бетэла

Электропроводящие бетоны характеризуются относительно низкой себестоимостью и технологической доступностью. Только в некоторых случаях их стоимость будет незначительно превышать цену обычных строительных бетонов. Этот факт объясняется использованием при изготовлении электропроводящих бетонных смесей и конечных ЖБК распространенных компонентов (вяжущих, добавок, заполнителей), а также применением освоенных промышленностью технологических процессов.

Бетэл может широко применяться для решения широкого спектра задач в гражданском и сельскохозяйственном строительстве. Например, из него могут изготавливаться панели перекрытий и стен, кровля с внутренним водостоком, полы, фундаменты опор ЛЭП и другие ЖБИ.

Электросетевая конструкция из бетона и бетэла

Рисунок 4. Электросетевая конструкция из бетона и бетэла: а) ЭК с заземляющей оболочкой из бетона; б) ЭК с нижней частью целиком из бетэла: 1 – бетэл; 2 – арматура; 3 – строительный бетон; 4 – грунт.

При прохождении электротока бетэл, как и всякий другой проводник, подвергается нагреву. Это свойство может использоваться для монтажа электроотопительных элементов зданий. При этом в качестве основных нагревательных элементов можно использовать стандартные плиты перекрытий и стеновые панели, что не требует больших изменений технологической оснастки и конструкций этих элементов.

В случае применения электропроводящего бетона существует возможность замены сложных систем отопления, обеспечивается возможность обеспечения индивидуального микроклимата для жилых помещений, сокращаются сроки монтажа зданий, снижаются эксплуатационные расходы, принципиально изменяются технологии строительства отдельных узлов.

Проводит ли цемент электричество

Холдинг «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» всего за несколько лет в десятки раз приумножил свои производственные мощности, объединив 16 цементных заводов в России, на Украине и Узбекистане, и занял 8-е место в мире среди крупнейших производителей цемента.

О развитии компании мы беседуем с президентом холдинга «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» Михаилом Скороходом.

— Михаил Анатольевич, сформулируйте стратегию развития холдинга в период экономического кризиса.

Читайте так же:
Сертификат соответствия цемент общестроительный

— В первую очередь, это оптимизация расходов. «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» в настоящее время реализует программу сокращения издержек по всем направлениям. Приостановлены как недостаточно проработанные проекты, так и проекты, не устраивающие нас по срокам окупаемости.

Мы провели масштабную работу с поставщиками, снизили стоимость поставки сырья, оборудования и запчастей для наших заводов.

Стараемся максимально использовать запасы, хранящиеся на складах предприятий, сокращая тем самым оборачиваемость денежных средств. Сейчас мы фактически работаем в режиме поставки быстроизнашиваемых запчастей, что требует проведения дополнительной деятельности по выстраиванию логистики.

Наша группа потребляет в год более 3,5 млрд куб. м природного газа. Работа с естественными монополиями пока не дала ничего, кроме фиксации имевшихся ранее условий. В настоящее время действует пятилетний контракт, заключенный с «Межрегионгазом», который позволяет нам получать газ по так называемым ФЭКовским расценкам. Это дает существенные преимущества, однако не обеспечивает возможность снижения издержек за счет данной статьи расходов.

Поскольку электричество — это еще порядка 25% затрат, нам приходится вести активную работу с энергосбытовыми компаниями, результатом которой на сегодняшний день является выход на оптовый рынок.

Большим достижением считаю оптимизацию рабочего времени на предприятиях холдинга. Несмотря на то, что зарплата рабочих зависит от сезона, суммарно в течение года они отрабатывают годовое рабочее время и тем самым обеспечивают себе прежний фонд оплаты труда. Это дает нам возможность снижать себестоимость и издержки в зимний период, когда спрос на цемент всегда низкий и когда условно-постоянные расходы тяжелым бременем ложатся на каждую тонну цемента. В то же время летом, когда идет пик потребления, мы платим людям больше.

— Актуальна ли для холдинга задача модернизации и реконструкции производственных мощностей?

— В настоящее время реализуется проект строительства Подгоренского цементного завода в Воронежской области мощностью 2,4 миллиона тонн в год, который будет завершен к концу 2010 года. Начата реконструкция Пикалевского цементного завода: частично мощности предприятия были запущены в апреле этого года, окончание строительных работ запланировано на сентябрь 2009 года.

С целью возведения новых технологических линий проводятся подготовительные и проектные работы по Липецкому и Невьянскому цемзаводам в Свердловской области. Осуществляются предпроектные разработки Катавского (Челябинская область) и Мальцовского (Брянская область) цементных заводов.

На некоторых предприятиях (Кавказцементе, Белгородском, Катанском, Ульяновском заводах) проводится масштабная программа по замене электрофильтров, которые являются достаточно сложным устройством. Каждый новый фильтр стоит порядка 3-4 миллионов евро (не считая затрат на его установку), его монтаж требует остановки печи на три-четыре месяца. С учетом того, что на всех заводах компании 72 печи и на каждой из них стоит как минимум один фильтр, эта программа оценивается в 360 млн евро.

— Ставите ли своей целью постоянное повышение качества выпускаемой продукции?

— Это направление деятельности является приоритетным в работе всех предприятий холдинга. Его развитие стало возможным благодаря кропотливой работе по переоснащению центральных заводских лабораторий и ОТК, контролирующих производство цемента. Качество работы этих подразделений значительно возросло благодаря оснащенности самым современным оборудованием, и у нас появилась возможность не только следить за качеством выпускаемой продукции в режиме реального времени, но и оперативно влиять на технологический процесс и, таким образом, гарантировать соответствие параметров цементов заявленным характеристикам.

— Какова кадровая политика компании в период экономического кризиса?

— В области управления персоналом мы нацелены на заботу о благосостоянии сотрудников, а также на обеспечение их высокоэффективной стабильной работы при постоянном развитии личного профессионального потенциала.

Холдинг «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» строит взаимоотношения с работниками на основе социального партнерства, общности целей, уважения взаимных интересов, реальности принимаемых сторонами обязательств и добросовестности их исполнения.

Мы справедливы и честны с сотрудниками, поощряем профессионализм, инициативность и желание развиваться и всегда открыты для талантливых, энергичных людей, нацеленных на результат и стремящихся к успеху вместе с компанией.

— Нуждаются ли сегодня предприятия холдинга в поддержке Правительства РФ?

— В настоящее время российские цены на цемент ниже уровня и европейских цен, и цен наших соседей по СНГ — Азербайджана и Казахстана. Следовательно, мы заинтересованы в том, чтобы поставлять максимальный объем цемента на экспорт, сохраняя тем самым рабочие места, увеличивая налоговые поступления в бюджеты субъектов федерации и одновременно поднимая экспортную выручку России.

Читайте так же:
Шнековый героторный насос для цементных растворов

Именно поэтому «Союзцемент» — организация, объединяющая российских производителей цемента, куда входит и «ЕВРОЦЕМЕНТ груп», — обратился к правительству РФ и Комиссии по тарифно-таможенной политике с просьбой отменить пошлину на экспорт цемента в размере 6,5%. По нашим расчетам, отмена пошлины компенсируется налоговыми поступлениями в размере приблизительно 1,5 миллиарда рублей. Нашу инициативу поддержала и Федеральная антимонопольная служба России.

Если экспортная пошлина будет снята, то российские заводы смогут реализовать за рубежом 15-20 миллионов тонн цемента, то есть в три-четыре раза больше, чем сейчас.

Кроме того, мы бы хотели получить от российского правительства в качестве меры поддержки нашей отрасли повышение импортной пошлины на цемент, равной в настоящее время 5%.

— Каковы, на ваш взгляд, среднесрочные перспективы холдинга? Сможет ли он начать энергичное развитие сразу после улучшения экономического климата?

— Стратегия развития нашей компании всегда выстраивалась на основе серьезных аналитических исследований, позволяющих определить перспективные направления развития. Так, основная часть наших поставок в последние годы осуществлялась для госкомпаний, потому что мы были уверены, что именно этот сектор экономики при любых обстоятельствах будет кредитоспособным. Сегодня доля таких поставок холдинга превышает 40%. Также мы смогли заранее определить, что в этом сезоне спрос на тарированный цемент будет гораздо выше, чем на другой ассортимент, ведь люди вследствие экономического кризиса получили достаточно свободного времени для того, чтобы заняться личным хозяйством.

Благодаря всем перечисленным выше мерам на некоторых региональных рынках «ЕВРОЦЕМЕНТ-груп» уже выходит на прежние позиции, поэтому мы уверены в успехе. Компания перестраивает структуру продаж под потребности рынка, пытаясь гибко реагировать на их изменения.

Примерно через два года мы ожидаем очередной рост спроса на цемент, поэтому активно реформируем производственную инфраструктуру, совершенствуем систему реализации продукции, работы с потребителями, делая акцент на подготовку и переподготовку кадров. Если не предпринимать этих мер, то можно спровоцировать очередную волну дефицита, при которой заводы «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» не смогут конкурировать с поставщиками импортного цемента, и Россия может лишиться одной из базовых отраслей экономики.

Мы убеждены, что у большинства предприятий холдинга «ЕВРОЦЕМЕНТ груп» есть достаточный запас прочности, который поможет пережить нынешнюю экономическую ситуацию и сохранить лидирующие позиции в цементной промышленности страны.

Наша стратегия — это стратегия развития, а не выживания, поэтому мы уверены, что встретим подъем экономики достойно: нам есть что предложить рынку.

107045, Россия, Москва,

М. Головин пер., д. 3, стр. 1

Тел./факс (495) 737-5500,

факс (495) 737-5510

Купить цемент и узнать подробную информацию о продукции холдинга вы можете по тел.: 8-800-700-6363, (495) 967-6565

Металлическая связь

Металли́ческая связь — химическая связь между атомами в металлическом кристалле, возникающая за счёт перекрытия (обобществления) их валентных электронов. Металлическая связь описывается многими физическими свойствами металлов, такими как прочность, пластичность, теплопроводность, удельное электрическое сопротивление и проводимость, непрозрачность и блеск [1] [2] [3] [4] .

Содержание

Механизм металлической связи [ править | править код ]

В узлах кристаллической решётки расположены положительные ионы металла. Между ними беспорядочно, подобно молекулам газа, движутся электроны проводимости, происходящие из атомов металлов при образовании ионов. Эти электроны играют роль «цемента», удерживая вместе положительные ионы; в противном случае решётка распалась бы под действием сил отталкивания между ионами. Вместе с тем и электроны удерживаются ионами в пределах кристаллической решётки и не могут её покинуть. Когда металл принимает какую-либо форму или растягивается, он не разрушается, потому что ионы в его кристаллической структуре довольно легко смещаются относительно друг друга [5] . Силы связи не локализованы и не направлены. В металлах в большинстве случаев проявляются высокие координационные числа (например, 12 или 8).

Так, щелочные металлы кристаллизуются в кубической объёмно-центрированной решётке, и каждый положительно заряженный ион щелочного металла имеет в кристалле по восемь ближайших соседей — положительно заряженных ионов щелочного металла (рис. 1). Кулоновское отталкивание одноимённо заряженных частиц (ионов) компенсируется электростатическим притяжением к электронам связывающих звеньев, имеющих форму искажённого сплющенного октаэдра — квадратной бипирамиды, высота которой и рёбра базиса равны величине постоянной решётки aw кристалла щелочного металла (рис. 2).

Связывающие электроны становятся общими для системы из шести положительных ионов щелочных металлов и удерживают последние от кулоновского отталкивания.

Свободное движение электронов в металле подтверждено в 1916 году опытом Толмена и Стюарта по резкому торможению быстро вращающейся катушки с проводом — свободные электроны продолжали двигаться по инерции, в результате чего гальванометр регистрировал импульс электрического тока. Свободное движение электронов в металле обусловливает высокую теплопроводность металла и склонность металлов к термоэлектронной эмиссии, происходящей при умеренной температуре.

Читайте так же:
Реферат по установке цементного моста

Колебание ионов кристаллической решётки создаёт сопротивление движению электронов по металлу, сопровождающееся разогревом металла. В настоящее время важнейшим признаком металлов считается положительный температурный коэффициент электрической проводимости, то есть понижение проводимости с ростом температуры. С понижением температуры электросопротивление металлов уменьшается, вследствие уменьшения колебаний ионов в кристаллической решётке. В процессе исследования свойств материи при низких температурах Камерлинг-Оннес открывает явление сверхпроводимости. В 1911 году ему удаётся обнаружить уменьшение электросопротивления ртути при температуре кипения жидкого гелия (4,2 К) до нуля. В 1913 году Камерлинг-Оннесу присуждается Нобелевская премия по физике со следующей формулировкой: «За исследование свойств веществ при низких температурах, которые привели к производству жидкого гелия».

Однако теория сверхпроводимости была создана позднее. В её основе лежит концепция куперовской электронной пары — коррелированного состояния связывающих электронов с противоположными спинамии и импульсами, и, следовательно, сверхпроводимость можно рассматривать как сверхтекучесть электронного газа, состоящего из куперовских пар электронов, через ионную кристаллическую решётку. В 1972 году авторам теории БКШ — Бардину, Куперу и Шрифферу присуждена Нобелевская премия по физике «За создание теории сверхпроводимости, обычно называемой БКШ-теорией».

Характерные кристаллические решётки [ править | править код ]

Большинство металлов образует одну из следующих высокосимметричных решёток с плотной упаковкой атомов: кубическую объемно центрированную, кубическую гранецентрированную и гексагональную.

В кубической объемно центрированной решётке (ОЦК) атомы расположены в вершинах куба и один атом в центре объёма куба. Кубическую объемно центрированную решётку имеют металлы: K, Na, Li, β-Ti, β-Zr, Ta, W, V, α-Fe, Cr, Nb, Ba и др.

В кубической гранецентрированной решётке (ГЦК) атомы расположены в вершинах куба и в центре каждой грани. Решётку такого типа имеют металлы: α-Ca, Ce, α-Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, γ-Fe, Cu, α-Co и др.

В гексагональной решётке атомы расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а три атома — в средней плоскости призмы. Такую упаковку атомов имеют металлы: Mg, α-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, β-Co, Be, β-Ca и др.

Другие свойства [ править | править код ]

Свободно движущиеся электроны обусловливают высокую электро- и теплопроводность. Многие металлы обладают высокой твёрдостью, например хром, молибден, тантал, вольфрам и др. Вещества, обладающие металлической связью, часто сочетают прочность с пластичностью, так как при смещении атомов друг относительно друга не происходит разрыв связей.

Проводит ли цемент электричество

Серобетон — это композиционный материал, в состав которого входит серное вяжущее, инертные заполнители и наполнители. Спектр применения инертных наполнителей и заполнителей довольно широк. В этом качестве могут применяться щебень, песок, гравий, металлургические шлаки и прочие породы, применяемые для традиционного бетона.

Поскольку основным отличием серобетона от аналогичного строительного материала на основе портландцемента заключается в наличие серного вяжущего, необходимо упомянуть о свойствах серы. Сера является одним из самых распространенных неметаллов в природе, способных соединятся практически со всеми химическими элементами. Сера и ее соединения могут встречаться во всех агрегатных состояниях вещества (твердом, жидком и газообразном). С точки зрения физических характеристик сера – это твердое кристаллическое вещество, устойчивое в виде двух модификаций: ромбической (плотностью 2,07 г/куб.см.) и моноклинной (плотностью 1,97 г./куб.см.).

Сера плохо проводит тепло и электричество, а также плохо растворяется в воде. Свыше 50% мирового объема серы используют для производства серной кислоты, чуть более четверти мирового потребления данного вещества приходится на изготовление серных солей. Перечень отраслей, закупающих оставшуюся серу для собственных нужд, включает резинотехническую промышленность, сельское хозяйство (для производства удобрений), производства красителей, спичек, взрывчатых веществ т.д.

На рынке сера чаще всего представляется в комовой, гранулированной и жидкой формах.

Сера в жидкой форме первична по отношению к другим формам. Однако издержки связанные с хранением, транспортировкой, разгрузкой, а также с накоплением статического электричества в ходе перевозок, довольно высоки. В то же время, чистота продукта в случае пребывания серы в жидком состоянии значительно выше относительно других товарных форм.

Читайте так же:
Полное высыхание цементной стяжки

Комовая сера производится путем розлива и затвердевания жидкой серы с последующим размалыванием полученных блоков. В результате рыхления и хранения комовой серы возможны потеря массы, загрязнение и увлажнение продукта, что и является основным недостатков данной товарной формы вещества. Безопаснее и удобнее всего хранить гранулированную серу. Затратным в данном случае является сам процесс гранулирования, будь то воздушное, водяное или гранулирование в кипящем слое.

Серобетон начал активно исследоваться в Северной Америке в 70-х г.г. 20-го века. Уже тогда были выявлены его преимущества по отношению к традиционному бетону на основе портландцемента. Так, было установлено, что в отличие от цементного он имеет ряд особенных свойств, таких, как низкое водопоглощение, водонепроницаемость, быстрый набор и сохранение высокой прочности, коррозийную стойкость. Но были у серобетонов, изготавливаемых в тот временной период и недостатки – низкая устойчивость к воздействию высоких температур (этот недостаток сохранился и в настоящее время и обуславливается тем, что температура плавления серы 1200С), низкая пожаростойкость и наличие трещин при застывании больших объемов серобетона.

С развитием технологий большинство недостатков удалось ликвидировать. Так, было установлено, что добавление к серному вяжущему пластификаторов (в частности полисудьфидов) будет способствовать не только повышению пластичных характеристик раствора, но и уменьшению трещин, а добавка в виде дициклопентадина будет повышать пожаростойкость строительного материала.

Таким образом, экспериментально было установлено, что предпочтительно использование модифицированной серы. Свойства серобетона является следствием его внутренней структуры, которая довольно подробно была изучена североамериканскими учеными. Сера без добавления наполнителя представляет собой вещество с гомогенной структурой, что означает плотное расположение молекул относительно друг друга. Присутствие наполнителя приводит к тому, что молекулы серы «скрепляют» молекулы наполнителя и заполняют внутренние пространства получаемого вещества таким образом, что пористость становится почти незаметной (даже под микроскопом). Низкая пористость серобетона во многом обусловила сферы его применения. Это касается использования серобетона как основного материала для хранилищ отходов, коллекторов сточных вод и т.д.

Суммируя все вышеописанное, можно условно выделить ряд положительных и отрицательных качеств серобетона.

Оценка качеств серобетона

Положительные свойства

Источник: сайты зарубежных производителей и компании «Астраханьгазпром»

С точки зрения описания качеств преимущества применение серобетона в некоторых областях (для утилизации отходов, сточных вод) перед цементным бетоном очевидны. Ниже представлена сравнительная характеристика основных параметров этих видов бетона.

Сравнительная характеристика свойств серного и портландцементного бетонов

Наименование свойства (испытания)

Источник: Journal of Ceramic Processing Research, сайты научно-исследовательских учреждений

Примечания: Прочность на сжатие указана для бетона, с момента заливки которого прошло 3 дня. Характеристика «время набора прочности» подразумевает первоначальный (на 50%) набор марочной прочности бетона.

Необходимо отметить, что свойства серобетона в большей степени, нежели в случае с цементным бетоном, зависят от технологического процесса и контроля качества входного сырья и на всех этапах производства.

Так, по утверждению зарубежных исследователей, не только процентное содержание модификатора в серобетоне, но и его качественный и количественный (по входящим веществам) состав. Например, наличие такого модификатора серы, как смесь дициклопентадина и олигомера, в растворе не должно быть ниже 5%. Опытным путем было установлено, что наиболее эффективно именно это значение, поскольку при увеличении содержания данного модификатора снижается такая характеристика, как пластичность (вязкость) получаемого бетона. Влияет на свойства серобетона также процентное соотношение дициклопентадина и олигомера, наиболее эффективным (с точки зрения все той же пластичности смеси) является пропорция 50:50 или (при 10%-ной доли модификатора) 40:60 в пользу олигомера.

Также экспериментально установили, что прочность на сжатие (хоть и незначительно) снижается при чрезмерном увеличении содержания в серобетоне наполнителя. К тому же, для придания серобетону высокой коррозионной стойкости необходимо, чтобы наполнитель содержал от 6 до 20% частиц, размер которых находится в диапазоне 150-250 мм. Стекловолкно, добавление которого в серобетон способствует увеличению прочности конечного продукта и предотвращает его истирание, должно соответствовать следующим требованиям: длина волокон 1-14 см., процентное содержание от объема бетона – не более 5%.

Это далеко не полный перечень требований к сырью для производства серобетона. Каждый производитель, равно как и патентодержатель технологии, определяет свои требования в зависимости от характеристик, задаваемых для изготавливаемого строительного материала.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector