Некоторые свойства серы, необходимые для процесса получения вяжущих материалов. Три вида серы в серосодержащем вяжущем (СВ)

При обычной температуре сера состоит из восьмиатомных кольцевых молекул, которые при температуре 155-160 ⁰С начинают разрываться, что ведёт к снижению вязкости. Затем кольцевые атомы возникающих структур соединяются друг с другом, образуя длинные цепи из нескольких тысяч атомов. Это сопровождается резким повышением вязкости. Дальнейшее нагревание ведёт к разрыву цепей, вследствие чего вязкость уменьшается.

Сера характеризуется низкой вязкостью в интервале температур 120 -150 ⁰С, высокой адгезией к пористым материалам, гидрофобностью, достаточной механической прочностью. Сера обладает стойкостью к воздействию агрессивных сред, водостойкостью, что говорит о возможности получения на её основе химически и водостойких строительных материалов.

Сера присутствует в СВ в трёх видах: 1)химически связанной, 2)растворённой, 3)свободной кристаллической тонкодисперсной, играющей роль наполнителя. Каждый вид серы обладает различными свойствами в вяжущем.

Исследования продемонстрировали, что каждое состояние серы оказывает положительное воздействие на свойства серосодержащего вяжущего. Снимки, выполненные с помощью микроскопа, показывают, что сера, растворённая в нефтяном остатке, находится в коллоидном состоянии [9]. Если количество серы в вяжущем доходит до 30%, то коллоидные частицы сливаются, увеличиваются в размерах и превращаются в игольчатые, крупнозернистые кристаллы серы. При содержании серы выше 30% кристаллы формируют кластеры [10].

Химически связанная сера. В химические реакции с нефтяным остатком вступает незначительное количество серы (5-7 мас. %). При температуре выше температуры плавления серы её восьмичленные кольца распадаются на вытянутые цепи и соединяются с остатком. Это количество серы является наиболее активным модификатором вяжущего.

Сера, растворённая в остатке. В нефтяных остатках может расплавляться до 20-30 мас. % серы. Предельное количество растворённой серы растёт с увеличением содержания ароматических углеводородов. При растворении серы ароматическими углеводородами увеличивается растяжимость при общей пластификации вяжущего. Механизм пластификации объясняется растворимостью серы и переходом её в аморфное состояние в среде углеводородов.

Сера, диспергированная в остатке. При добавлении серы в сырьё в количестве более 20-30 мас. % она не может расплавиться в нём и выступает в виде мельчайших диспергированных частиц диаметром 0,1 мкм. Такая сера выполняет роль структурообразующего наполнителя.

Серосодержащие вяжущие имеют более широкий рабочий интервал температур по сравнению с исходным вещесством, причём при содержании серы до 15 мас.% это достигается за счёт снижения температуры хрупкости, а при содержании серы от 15 до 30 % мас. – преимущественно за счёт роста температуры размягчения. При содержании серы в СВ более 50 мас.% происходит снижение водо- и морозостойкости асфальтобетона. На основании работ, проведённых в СоюздорНИИ, впервые в отечественной практике установлена зависимость свойств СВ не только от марки продукта, но и от его структурно-реологического типа [11].

Дата добавления: 2015-08-17