Стирол

Расплав серы, модифицированной стиролом, имеет сравнительно высокую вязкость при температуре плавления, что особенно сильно затрудняет гомогенизацию и обработку смеси.

При температуре выше 140 СС стирол эффективно повышает вязкость. Его минимальная дозировка, обеспечивающая пластифицирующее действие, составляет 13 %. Прочность серного бетона, модифицированного стиролом, в 28-суточном возрасте, как правило, ниже, чем немодифицированного в эквивалентном возрасте. Однако к 70 сут прочность такого бетона с 10 и 5 % стирола возрастает соответственно на 46 п 4 %

Дипентен. Эта добавка медленно реагирует с серой; ее минимальная концентрация, необходимая для полной пластификации, составляет 26%. Ли очень эффективно снижает вязкость серы при 160 СС; он используется в комбинации со стиролом. Хотя прочность при изгибе серного бетона, модифицированного добавками и стирола, низкая, его прочность не изменяется во времени.

Заполнитель. Большую прочность при сжатии имеют серные бетоны на известняковом, а не на вулканическом (изверженном) заполнителе или песке. Это, по-видимому, обусловлено лучшим контактом между матрицей из серы и известняковым заполнителем за счет поверхностной реакции между CaC03, S и О, в подобных бетонах. Введение до 50 % песка (по массе) приводит к повышению прочности серного бетона при сжатии, причем мелкий песок обеспечивает большую прочность, чем крупный.

При содержании серы меньше 50 % прочность образцов снижается, причем этот эффект сильнее проявляется в бетоне на мелком песке из-за того, что при одинаковом отношении песка к сере.

Обнаружено, что меньшему содержанию серы соответствует пониженное воздухововлечение. Это и объясняет рост прочности смеси при введении до 50 % песка. Дальнейшее повышение его количества приводит к снижению прочности при сжатии из-за нехватки вяжущего в материале.

При одинаковом гранулометрическом составе крупного заполнителя прочность при сжатии серного бетона на гравии па 32 % выше прочности серного бет она на щебне, что обусловлено большей округлостью поверхности зерен гравия.

Разложение происходит значительно быстрее, чем это наблюдается при его нормальном термическом разложении. Образующийся полисульфид железа относительно стабилен и не влияет неблагоприятно на прочность образцов. Пирит не влияет ha содержание в сере.

Размер образца. Влияние размера образца серных бетона раствора на их прочность обусловлено теми же причинами, которые были описаны ранее, при рассмотрении поведения образцов из элементарной серы. Прочность при сжатии образцов в форме цилиндров размером 152х304 мм значительно меньше, чем образцов той же формы с размерами 101х202 мм во все сроки испытаний: 1, 7, 28 и 90 сут. К 90 сут прочность образцов меньших размеров была на 37 % выше, чем больших образцов.

Медленное охлаждение больших образцов приводит к формированию крупных кристаллов серы. Кристаллическая структура может быть в сильной степени повреждена при слишком быстром охлаждении. Шрифе и др. предположили, что прочность серного бетона сначала возрастает, а затем снижается с увеличением размера образцов в результате наложения двух факторов: их, геометрии и эффектов, обусловленных режимами их охлаждения.

Долговечность. Как и в случае применения элементарной серы, серные бетоны недостаточно долговечны в условиях водного хранения, изменения температур и циклического замораживания и оттаивания. Так, даже за одну неделю хранения в воде прочность при сжатии

серного бетона существенно снижается. Модифицирование бетона 2—5 % приводит к повышению его прочности даже через 4 недели влажного хранения. Механизм снижения прочности серного бетона в присутствии воды недостаточно ясен. Немодифицированный серный бетон не морозостоек и не выдерживает испытаний по ASTMC666—77 (попеременное замораживание и оттаивание). Согласно исследованиям Бодуэна и Середы, добавки смолистых производных нефти обеспечивают лишь незначительное повышение морозостойкости серного бетона. Было исследовано также влияние на морозостойкость серного бетона отходов пирита и пиротита. Установлено, что эти отходы обеспечивают достаточно высокую стойкость серного бетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания даже в отсутствии пластифицирующих добавок.

Возможное объяснение этому факту — положительное влияние полисульфидов железа, образующихся в результате реакции между связующим и заполнителем и снижающих уровень напряжений в бетоне при его циклическом замораживании и оттаивании. Добавка как средство повышения морозостойкости серного бетона малоэффективна.

Таким образом, деформации ползучести серного бетона за 1 мес в три раза больше, чем его упругие деформации. Согласно другим данным, деформации ползучести серного и цементного бетона примерно одинаковы. Расхождения в результатах испытании могли быть следствием разного содержания серы в бетонах, а также различных значений нагрузки и сроков ее приложения. Основные причины, влияющие на ползучесть серного бетона — это полиморфные превращения серы под напряжением, взаимное перемещение кристаллов, приводящее или не приводящее к их разрушению, и аналогичные явления на границах кристаллов серы с заполнителем, а также изменение температуры.

Усталость — это важная для дорожных покрытий характеристика, определяющая способность бетона воспринимать многократно повторяющееся действие попеременно прилагаемых напряжений сжатия и растяжения. Серный бетон в этом отношении значительно превосходит товарный цементный бетон: его предел выносливости составляет в среднем 85—90 % модуля разрушения по сравнению с 50—55 % для Цементного бетона.

Предел выносливости характеризует собой то напряжение, ниже которого бетон может выдержать любое бесконечно большое количество циклически чередующихся напряжений растяжения—сжатия без его разрушения. Это означает, что дорожные покрытия из серного бетона при одинаковых с покрытиями из цементного бетона толщине и прочности выдержат значительно более интенсивное движение тяжелого транспорта. Это свидетельствует также о возрастании прочности при изгибе с увеличением числа нагружений серных бетонов.