Применение серы в дорожном строительстве

Применение серы в дорожном строительстве

Мировой рынок серы в последние годы, а также, по прогнозам, до 2015-2020 г.г., будет иметь устойчивую тенденцию превышения производства серы над ее сбытом. Это связано с более глубокой очисткой от попутных газов, продуктов нефтепереработки, расширением разработки серосодержащих газовых и нефтяных месторождений, очисткой топочных газов. В России наблюдается аналогичная ситуация. Поэтому сегодня становится более выгодным использовать серу в технологии стройиндустрии и дорожном строительстве. Предлагаемая технология полностью обеспечена необходимыми природными и техногенными ресурсами; ограничений, препятствующих осуществлению программы, не имеется. Реализация проекта осуществляется путем модернизации существующей производственной базы за счет включения нового эффективного оборудования, производство которого базируется на отечественных технологиях и сырье.

Освоение технологии как на модернизированных действующих АБЗ, так и на вновь создаваемых производственных участках, позволит обеспечить быструю реализацию продукции, высокую экономическую эффективность и безусловную окупаемость вложенных средств.

Серные композиты (бетон)

Искусственный композиционный материал, представляющий отформованную затвердевшую смесь, состоящую из серного вяжущего (20-35%) и заполнителей (65-80%). Приготовление смеси и формовку изделий производят при температуре 140-150 0 С.

Серные композиции в зависимости от сочетания инертных заполнителей по размерам фракции могут быть изготовлены в виде бетонов, растворов или мастик. По виду заполнителя серные бетоны подразделяют на легкие, тяжелые и особо тяжелые. По структуре серные бетоны могут быть плотные, поризованные, ячеистые и крупнопористые. По цветовой гамме серные бетоны в зависимости от колера красителя могут обладать широким диапазоном цветовых фактур. Подвижность смеси серных бетонов в зависимости от расхода серного вяжущего могут быть литыми, подвижными, малоподвижными, жесткими и особо жесткими.

Способ уплотнения смеси определяется ее подвижностью и может производиться без внешнего воздействия, вибрацией, прессованием, комбинированным воздействием, набрызгом и др. Приготовление и укладку (формовку) смеси серного бетона осуществляют на стандартном и специальном технологическом оборудовании, скомпанованном в технологическую линию. Наиболее близкими по технологическим параметрам и виду технологического оборудования являются асфальтобетонные заводы (АБЗ), которые рекомендуется принимать в качестве базовых. Жизнеспособность смеси серного бетона зависит только от температуры, и при поддержании ее в интервале 130-150 0 С практически не ограничена. Затвердевшая смесь при повторном нагреве восстанавливает первоначальную подвижность. Изготовлять конструкции и изделия из серного бетона можно в сборном, монолитном или сборно-монолитном вариантах. Твердение смеси серного бетона происходит в процессе остывания горячей смеси, что сопровождается кристаллизацией серного вяжущего на поверхности заполнителей и переходом смеси в твердую структуру. Серные бетоны могут быть использованы при бетонировании зимой (до –40 0 С) и под водой (в пресных и засоленных водоемах).

Наиболее рациональными областями применения серного бетона являются:

элементы дорог (основания и покрытия дорог, тротуарная плитка, торцевая шашка, бортовой камень, дорожные плиты и др.);

коррозионостойкие элементы промышленных и сельскохозяйственных зданий (плиты пола, кирпич, футеровочные блоки, сливные лотки, коллекторные кольца, емкости);

трубы (канализационные, дренажные, пригрузы трубопроводов);

элементы нулевого цикла (фундаментные блоки, балки, сваи);

стеновые материалы (кирпич, блоки, плитки, утеплитель);

кровельные материалы (черепица, теплоизоляционные плиты, легкие навесы);

декоративно-отделочные материалы (отделочные плиты, художественное литье, малые архитектурные формы);

конструкции специального назначения (контейнеры для захоронения радиоактивных и химических отходов, экранирующие элементы)

составы для выполнения ремонтных и реставрационных работ.

При освоении производства строительных материалов и изделий с использованием серного вяжущего могут быть достигнуты следующие основные технико-экономические показатели:

снижение себестоимости и отпускной цены изделий из серного бетона на 25-30% по сравнению с аналогичными изделиями из цементного бетона;

снижение на 100 % расхода цемента и воды, так как составы бесцементные;

повышение отпускной прочности до проектной за счет значительного сокращения (в 5-6 раз) сроков схватывания;

увеличение оборачиваемости форм, сокращение металлоемкости парка оснастки (форм);

повышение термосопротивляемости ограждающих стеновых конструкции из легких серных бетонов;

расширение сырьевой базы производства стройматериалов за счет рационального использования попутных продуктов и отходов промышленных производства (золы, шлаки, серосодержащие отходы, некондиционная сера);

повышение эффективности капитальных вложений за счет сокращения сроков окупаемости;

упрощение технологии подводного бетонирования;

повышение коррозионной стойкости и долговечности конструкций и увеличение продолжительности сроков межремонтных работ;

сокращение сроков выполнения ремонтных работ в условиях действующего предприятия или оживленной магистрали;

снижение расхода энергоресурсов в 1,5-2 раза при производстве серного вяжущего по сравнению с цементом.

Сероасфальтобетоны

Приготовление серобитумных смесей по горячей технологии, совмещающей приемы приготовления серных и асфальтобетонных композиций с добавлением серы в состав асфальтобетона позволяет:

Снизить расход битума на 20-35%

Улучшить удобоукладываемость смеси за счет более низкой вязкости серы по сравнению с битумом (при 150°С),

Снизить стоимость строительства;

Повысить качество покрытия за счет повышения термостойкости;

Повысить срок службы покрытия

Бетоны пропитанные

Бетоны с затвердевшей после уплотнения структурой, поровое пространство которых дополнительно, в соответствии с принятым технологическим режимом, пропитано жидким составом, способным при определенных условиях отверждаться непосредственно в поровом пространстве, образуя дополнительные связи в структуре, повышая ее плотность и прочность.

Пропитка бетонов значительно повышает их прочность, плотность, снижает проницаемость для жидкостей и газов, увеличивает морозостойкость, атмосферостойкость, стойкость к воздействию агрессивных сред. В зависимости от поставленной цели, пропитку осуществляют при нормальном атмосферном давлении, вакууме, избыточном давлении или при сочетании этих режимов, чем достигается различная скорость и глубина проникновения пропиточного состава. Различают поверхностную (1-2 мм), частичную (до 50% площади поперечного сечения) и полную пропитку. При поверхностной пропитке в конструкции образуется плотный защитный слой, повышающий стойкость бетона к внешним воздействиям, а несущая способность конструкции не увеличивается. Как частичная, так и полная пропитка конструкции повышает одновременно и стойкость к внешним воздействиям, и несущую способность.

Новым направлением применения серы в качестве пропиточной композиции является растворы серы, разработанные и предложенные НИИреактив. Технология пропитки кроме бетонов может быть использована для упрочнения любых пористых строительных материалов в том числе древесины, асбестоцемента, кирпича, природного камня и других.

Заключение. ГУП НИИЖБ предлагает на хоздоговорной основе комплекс услуг по организации производства серных композиций, по подбору составов, испытанию и определению их физико-механических свойств, указанию первоочередной номенклатуры изделий, разработке нормативно-технологической документации, авторскому сопровождению на период пуско-наладочных работ.

C оценкой потенциала спроса на серобетон на российском рынке Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков « Серобетон: анализ потенциального спроса ».

Источник

Серный бетон – инновация в сфере жилого и дорожного строительства

Хороший дом создается, а не покупается. Спросите у нас, каким будет ваш!

Одним из самых распространенных материалов на земле является сера. Нет ничего удивительного в том, что человек придумал, какое применение найти этому веществу в строительной сфере.

Одним из самых распространенных материалов на земле является сера. Нет ничего удивительного в том, что человек придумал, какое применение найти этому веществу в строительной сфере. С развитием нефтяной и химической отраслей, в которой сера является одним из обязательных отходов производства, этот вопрос стал еще более активно обсуждаться. Следовало только придумать способ, как с пользой утилизировать серу? Конечно же, использовать ее в производстве стройматериалов.

Начиная с 17-го столетия, когда с помощью серы люди соединяли металл с камнем (изготовление корабельных якорей, к примеру), стали известны вяжущие свойства этого вещества. В строительстве же серу начали применять в семидесятых годах прошлого столетия все промышленные страны (США, СССР и т.д.). В этот период вместе с ростом обширной сырьевой базы возросла потребность в долговечных и химически стойких строительных материалах. К тому же, нельзя не учитывать тот факт, что использование серосодержащих отходов, серы или серного вяжущего в строительстве зданий и обустройстве дорог выгодно экономически.

Состав серобетона и его свойства

В качестве наполнителей для серобетона используются те же материалы, что и для обычного (на основе цемента). Это гравий, песок, щебень, керамзит, доменный шлак и т.д. Конечно же, за исключением тех материалов, которые не способны выдержать высокую температуру (например, пенополистирол). Ведь серу непосредственно перед соединением с наполнителем нагревают до температуры свыше 140 градусов. А чтоб в момент смешивания сера не остыла, наполнители также нагревают. Естественно, из-за высокой температуры приготовления смеси вода для приготовления серобетона не используется вообще.

Нагреваясь, сера выполняет роль жидкого составляющего. Наполнитель в составе серобетона после остывания представляет собой структурообразующую основу, на поверхности которой происходит кристаллизация серы. Твердение смеси происходит в процессе ее остывания, все составляющие серного бетона превращаются в монолитную структуру.

Конструкция, изготовленная из смеси легкого серобетона обладает высокими теплотехническими показателями, устойчива к химическому воздействию солей, кислот и масел. Что касается прочности, сцепление арматуры с серным бетоном не ниже прочности сцепления с обычным цементным. Иногда в целях повышения прочности в состав раствора могут добавлять стекловолокнистую фибру или ее аналоги (в общем количестве составляющего до 5% от общей массы смеси). Благодаря низкому радиоактивному фону, композиции с серой используются сегодня в строительстве различных объектов специального назначения. Высокие эстетические и архитектурно-выразительные качества позволяют использовать конструкции из серобетона в жилищном строительстве. Кстати, одним из перспективных направлений использования серных композиций сегодня является также производство труб различного назначения.

Достоинства и недостатки бетонов с серой

Что касается качественных показателей, серобетон превосходит цементный практически во всем (исключение – термостойкость). Сравнивая эти два материала, можно сказать, что бетон с серой превосходит своего цементного аналога по влагостойкости на 20%, более устойчив к низким температурам (в 6 раз!), к воздействию кислот (почти в 4 раза), к стиранию (в 6 раз). Что касается прочности, бетон с серой имеет более высокий показатель на сжатие (примерно в 2-3 раза), на изгиб (в два раза), на растяжение (от 20% до 100%)! Кстати, серобетон можно формовать при температуре ниже 0 градусов.

Использование серы в дорожном строительстве

Использование серы в дорожном строительстве (производство сероасфальтобетона) является особым направлением. Ведь сама по себе асфальтобетонная смесь с серой обладает большей подвижностью, что значительно улучшает возможность ее укладки в покрытие.

Серобитумная композиция способна снизить расход битума до 35%. За счет более низкой вязкости серы при температуре 150 градусов (если сравнивать с битумом), смесь не только удобнее укладывать, но и за счет повышения термостойкости можно повысить качество самого дорожного покрытия и срок его эксплуатации. Асфальтобетонная композиция с серой пригодна и для ремонта дорог. Сегодня данная технология с успехом используется для изготовления и ремонта таких конструкций, как защитные дорожные или указательные столбики, лотки, защита и укрепление откосов, разные плиты и т.д.

Развитие производства серобетона и его значение

Какие проблемы может решить развитие производства серных композиций в нашей стране? Помимо технико-экономических, в последнее время весьма актуален вопрос экологии. И это касается не только нашей страны, но и всего мира. Немало усилий и ресурсов направляется на то, чтобы регулярно разрабатывались новые композиционные материалы, которые бы обеспечили надежную защиту от фонового радиоактивного излучения. И нет ничего удивительного уже в том, что сегодня на основе серобетонных композиций сооружаются объекты спецназначения (к примеру, подземные лаборатории, где проводятся исследования термоядерных процессов, изучаются свойства нейтрино и т.п.).

Сера давно и стабильно применяется в разных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве. Но ее физические и химические свойства позволяют расширить область ее применения и удачно использовать серу в монолитном жилом строительстве.

Источник

Применение технической серы в дорожном строительстве (Деталь проекта)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

«Применение технической серы в дорожном строительстве»

«Применение технической серы

в дорожном строительстве»

6.1. Общие сведения о сероасфальтобетоне

Для поддержания асфальтобетонного покрытий улиц и дорог в требуемом эксплутационном состоянии дорожные организации осуществляют работы по текущему ремонту.

В настоящее время при текущем ремонте особенно в осенне-зимний период применяют литой асфальтобетон, так как он в отличие от традиционных асфальтобетонных смесей, выпускаемых по ГОСТ 9128-97, не требует уплотнения и его можно применять при любых температурах окружающего воздуха.

В Распоряжении Правительства Москвы от 13 мая 2005 года № 803-РП «О выполнении задания по ремонту дорог в 2004 году и задачах на 2005 год» указано, что в зимний сезон аварийный текущий ремонт дорожных покрытий следует проводить только с применением литых асфальтобетонных смесей.

Однако применяемые в Москве литые асфальтобетонные смеси, как правило, не обладают требуемой теплоустойчивостью при высоких летних температурах воздуха и интенсивной солнечной радиации. Под воздействием колес автомобилей на поверхности материала в жаркие летние дни образуются следы протекторов, наплывы, сдвиги, волны и колеи (Рис. 5а, 6).

Кроме того, этот материал характеризуется крайне низкими параметрами сцепления с колесом транспортного средства, что сказывается на безопасности дорожного движения. Для обеспечения сцепных качеств осуществляется дополнительная присыпка черным щебнем.

При этом, когда в Москве в 2000 году было принято решение об опытной укладке перспективных тонкослойных слоев износа типа «Slurry Seal» на территории Восточного административного округа, выяснилось, что указанная технология «несовместима» с картами из литого асфальтобетона, так как зерна каменного материала тонули в литом асфальтобетоне, что сказывалось и на сцепных качествах слоя износа и, в конечном счете, на его декоративном виде.

Все это вызвало необходимость изучения возможности получения литых асфальтобетонных смесей, лишенных вышеуказанных недостатков.

Одним из технических решений указанной задачи стала разработка такого материала как литой сероасфальтобетон.

Основной отличительной особенностью этого материала является частичная замена до 30-40 % дорогого дефицитного битума, технической серой, являющейся много тоннажным техногенным отходом очистки природных газов и нефтепереработки.

При этом за счет пластификации смеси серой существенно снижается температура приготовления смеси с 200-220 ºС для традиционных литых смесей до 140-160 ºС для литых сероасфальтобетонных смесей.

В отличие от традиционных литых составов сероасфальтобетонной смеси не расслаивается, сероасфальтобетон лучше сопротивляется сдвигу при высоких температурах (рис. 5 б).

Технология укладки сероасфальтобетонной смеси не отличается от принятой ныне для литых асфальтобетонных смесей, за исключением того, что в данном случае для обеспечения сцепления не требуется присыпка черным щебнем, так как коэффициент сцепления в пределах 0,45-0,55 может быть обеспечен самим литым асфальтобетоном.

Производство литых сероасфальтобетонных смесей может быть организованно на любом действующем асфальтобетонном заводе. Для этого требуется обеспечить хранение, транспортировку и подачу в смеситель технической серы. Для этого может быть использовано штатное оборудование АБЗ или дополнительное типовое оборудование. Создание нового специального оборудования не требуется.

Рис. 5. Состояние покрытия из литых асфальтобетонных и сероасфальтобетонных смесей.

Анализ затрат на приготовление 1 тонны литой асфальтобетонной смеси и сероасфальтобетонной смеси показал, что стоимость материалов для литых сероасфальтобетонных смесей снизилась за счет частичной замены битума технической серой, также уменьшились затраты на энергоресурсы, за счет более низких технологических температур.

Расчет стоимости непосредственно выполняемых работ по текущему ремонту в г. Москве также показал эффективность применения предлагаемого материала, за счет исключения технологических операций, связанных с присыпкой черным щебнем.

Опытные участки, построенные в 2001-2005 годах, в Москве, Московской и Тульской областях подтвердили высокие эксплутационные характеристики литого сероасфальтобетона.

В октябре-декабре 2002 года в экспериментальном порядке было уложено двухслойное покрытие мостового полотна из литой сероасфальтобетонной смеси на Крылатском мосту через р. Москва. При этом впервые в отечественной дорожной практике покрытие из литых асфальтобетонных смесей укладывалось механизированным способом с помощью специализированного асфальтоукладчика при температуре окружающего воздуха, достигавшей в декабре минус 26 ºС.

На основании результатов лабораторных испытаний и опытно-производственной проверки были разработаны и утверждены Департаментом Жилищно-коммунального хозяйства и благоустройства города Москвы Технические условия ТУ 5718-001-53737504-03.

В этом документе указано, что смеси сероасфальтобетонные литые предназначены для строительства и ремонта верхних слоев асфальтобетонного покрытия проезжей части улиц и дорог, в том числе автотранспортных тоннелей, строительства и ремонта мостового полотна на мостах и путепроводах.

На сероасфальтобетон получено санитарно-эпидемиологическое, в соответствии с котором литые сероасфальтобетонные смеси могут быть применены в транспортном строительстве без каких-либо ограничений.

Технология работы с литыми сероасфальтобетонными смесями изложена в «Технических рекомендациях по строительству и ремонту дорожных покрытий с применением литого сероасфальтиобетона (ТР 151-03)».

Литой сероасфальтобетон упоминается в качестве основного материала в «Технических рекомендациях по конструкциям и технологии строительства дорог в местах, подверженных усиленному воздействию транспортных нагрузок (ТР 135-02)» и «Технических рекомендациях по устройству и ремонту дорожных покрытий с применением литого асфальтобетона (ТР 164-04)».

В настоящее время к литому сероасфальтобетону проявляют большой

Источник