Производство изделий из серного бетона

Министерство образования РТ

 

 

 

 

 

Строительно-технологический факультет

Кафедра ТСМИК

 

 

 

 

 

ТЕМА: ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ИЗ СЕРНОГО БЕТОНА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань 2012 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение                                                                               3

Характеристика и применение                                           5

Технологическая схема                                                      11

Технологическое оборудование                                        13

Методы испытаний                                                             17

Список используемой литературы                                     30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Строительство является одной из наиболее важных отраслей отечественной экономики. Её состояние во многом определяет уровень развития общества и его  производственных сил. Роль инвестиционно-строительной деятельности особенно возрастает в  период структурной перестройки  экономики. Строительная отрасль призвана осуществлять обновление на современной  технической основе производственных фондов, развитие, совершенствование  социальной сферы, реконструкцию, модернизацию, техническое перевооружение производства материальных благ.

Всё это обуславливает важность данной отрасли и необходимость  поддержания государством на должном  уровне. Хорошее состояние строительной отрасли в регионе будет благоприятно отражаться на экономике и развитии данного региона в целом, обеспечивая  приток финансовых средств в регион.

В настоящее время, в период становления  рыночных отношений, строительный рынок  переходит на жёсткую и взаимообусловленную  систему производственных, хозяйственных, экономических отношений. Кризисное  состояние экономики в полной мере отразилось на состоянии предприятий  строительной отрасли, где наблюдалось  свёртывание инвестиций в условиях прогрессирующего старения и износа основных фондов.

Капитальное строительство – совокупность всех видов деятельности, обеспечивающая осуществление инвестиционного  процесса от предпроектной стадии до ввода объекта в эксплуатацию. В состав этой отрасли входят организации, выполняющие строительные и монтажные  работы по возведению новых зданий, сооружений и других объектов народного  хозяйства, расширению, техническому перевооружению и реконструкции действующих  предприятий, проектно-изыскательские организации, обслуживающие строительство, также как и органы управления, министерства, ведомства и т.д.

Конкретная цель капитального строительства  на современном этапе определена его внешней средой (народным хозяйством в целом) – ввод объектов в эксплуатацию в нормативные сроки с надлежащим качеством. Поэтому с очевидной остротой возникает вопрос о надлежащем управлении капитальным строительством – сознательном его регулировании в целях повышения эффективности, ускорения научно-технического прогресса и роста производительности труда, улучшения качества продукции и обеспечения тем самым динамичного, планомерного и пропорционального развития отрасли.

В России производство строительных материалов возникло в далеком прошлом. Уже в глубокой древности наши предки умели изготавливать глиняный кирпич, воздушную и гидравлическую из весть, широко использовали древесины и природный камень.

Строительные материалы являются основой нашего огромного строительства — промышленного, жилищного, гидротехнического, транспортного и др. К числу важнейших строительных материалов относятся: металл, лесные материалы, цемент, бетон, кирпич, камень, шифер (асбестоцементный), черепица, рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы, теплоизоляционные, стекло и др.

Наши ученые, инженеры и новаторы производства успешно борются за дальнейшее развитие строительных материалов, сознавая, что расширение производства и повышение качества всех основных строительных материалов, особенности  металла, кирпича, цемента и бетона, являются од ним из важных условий  для матёриального обеспечения  построения коммунистического общества.

Огромный вклад в развитие современного строительства внесли и казанские  учёные. В.И.Куприянов,  председатель диссертационного Совета КГАСУ. Член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук. Академик Международной академии информатизации, Российской академии гуманитарных наук, Российской академии естественных наук. Заслуженный деятель науки и техники Республики Татарстан, Почетный работник высшего образования России, Заслуженный работник высшей школы РФ.  Р.З. Рахимов, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники, лауреат государственной премии Татарстана, член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук, заведующий кафедрой Строительных материалов КГАСА; закончил КИСИ в 1961г.; ф-т Строительно-технологический; научные труды по развитию минерально-производственных комплексов строительных материалов Поволжья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ

 

Серным бетоном называют композиционный материал, состоящий из заполнителей, связанных с помощью элементарной серы. Серное связующее или матрицу обычно модифицируют введением пластификаторов.

Исследования серного  бетона были начаты в 1934 году, но наиболее интенсивно проблемами его использования  стали заниматься в 70-е годы в  связи с ростом производства серы, выделяемой из природного газа. Быстрое отверждение и высокая прочность серного бетона позволяют использовать его для изготовления баков под щелочи, электролитических ячеек, плит перекрытий мостов, полов промышленных зданий, труб, в том числе канализационных, покрытий и т.д.

Серные бетоны недостаточно долговечны также в условиях водного  хранения, циклического замораживания и оттаивания. Кроме того, сера - горючий материал и в присутствии кислорода сгорает, превращаясь в диоксид серы. Все эти обстоятельства вызывают определенные затруднения при использовании серных бетонов в жилищном строительстве и возведении торговых зданий.

Серный бетон значительно  лучше, чем цементные бетоны, воспринимает многократно повторяющееся действие попеременно прилагаемых напряжений сжатия и растяжения: его предел выносливости составляет, в среднем, 85-90% модуля разрушения по сравнению с 50-55% для цементного бетона. Это означает, что дорожные покрытия из серного бетона при одинаковых с покрытиями из цементного бетона толщине и прочности выдержат более интенсивное движение тяжелого транспорта и свидетельствует о возрастании прочности при изгибе с увеличением числа нагружений серных бетонов.

Как и для цементных  бетонов, добавки-модификаторы являются мощным средством регулирования и управления свойствами серных бетонов. Эти добавки обеспечивают снижение температуры плавления серы, замедляют или предотвращают ее кристаллизацию, дают возможность применять вяжущее при более высоких температурах без изменения вязкости. В современных серных бетонах наиболее широко применяют дициклопентадиен, дипентен, стирол, непредельные жидкие углеводороды и метилциклопентадиен. Эффективность их действия зависит от многих факторов, включая дозировку, время взаимодействия и температуру. К сожалению, ни один из модификаторов не является универсальным, и даже их разнообразные смеси не снимают всех проблем. Так, пластифицированная дициклопентадиеном сера при хранении приобретает хрупкость, дипентен медленно реагирует с серой, что требует увеличения дозировок почти вдвое по сравнению с другими пластификаторами, стирол неудобен в применении и т.д. Таким образом, выявление механизмов и создание теории управления свойствами серных вяжущих позволит значительно улучшить потребительские свойства этих бетонов, повысить их долговечность и, прежде всего, морозостойкость, уменьшить деформации ползучести, которые, как правило, вдвое выше, чем у цементных бетонов.

Предпосылками для производства серного вяжущего и применения его  в технологии стройиндустрии и дорожном строительстве являются обширная сырьевая база в виде технической серы и  серосодержащих отходов, а также  большая потребность народного  хозяйства в долговечных, химически  стойких материалах. В последнее  десятилетие во всех промышленно  развитых странах, в том числе  и России, наблюдается рост производства технической серы, прежде всего как  побочного продукта при переработке  и очистке нефти, природных и  топочных газов. Уже сейчас в некоторых  районах России скопилось большое  количество серы, запасы которой с  каждым годом будут расти. Серосодержащие отходы вывозят в отвал.  
Расширение областей применения серы является неотложной задачей как с экономической, так и с экологической точек зрения. Использование серы и серосодержащих отходов в технологии стройиндустрии России - это перспективное и экономически привлекательное направление. В настоящее время во многих странах мира накоплен богатый опыт практического применения конструкций из серного бетона. Интенсивные работы по определению новых областей их применения продолжаются в Канаде, США, Франции, Германии, Дании, Австрии, Японии, Кувейте и ряде других стран. По оценкам специалистов, мировые ресурсы серы достаточны для обеспечения практически любого спроса.  
            В настоящее время цемент - один из самых распространенных материалов в строительстве, а его производство - самый энергоемкий процесс. Разработка и внедрение новых вяжущих, в том числе и серных, является одним из возможных энергосберегающих приемов. Основные направления применения серы в технологии стройиндустрии и дорожном строительстве являются:  
-изготовление серного вяжущего и конструкций на его основе;  
-пропитка изделий в расплаве серы;  
-добавление (модификация) в асфальтобетон.  
        Термопластичное серное вяжущее изготавливают из технической серы или серосодержащего отхода, модификатора и минерального мелкодисперсного наполнителя. Технология производства серного вяжущего значительно проще и дешевле, чем технология производства цемента. По результатам освоения производства ТПСВ могут быть получены следующие показатели по сравнению с цементом аналогичных марок:  
-снижение энергозатрат в 1,5-2 раза;  
-повышение экологической безопасности производства;  
-снижение капитальных затрат на организацию производства на 40-50%;  
-получение безотходного производства;  
-снижение себестоимости в 1,5-2 раза;  
-значительное повышение срока хранения (практически без ограничения).  
             Крупнопористые композиции находят широкое применение при изготовлении различных видов конструкций и изделий, в том числе утеплителей, дренажных элементов. Применение ТПСВ при изготовлении смеси крупнопористой композиции гарантирует низкое содержание влаги в зернах заполнителя, обеспечивает защитную гидрофобную пленку на поверхности заполнителя, предохраняя его от увлажнения в процессе транспортировки и эксплуатации. ТПСВ обладает более высокими прочностными показателями по сравнению с цементом, быстро, за несколько часов достигает проектной прочности, практически водонепроницаемо в отвержденном состоянии, безотходно при производстве, экологически чистое, относится к низкофоновым материалам. Технология получения крупнопористых элементов на основе ТПСВ проста, позволяет получать более дешевые материалы с улучшенными свойствами и эксплуатационными показателями.  
             Художественное литье и малые архитектурные формы.  
Материал может применяться при декоративном оформлении, в сочетании с высокими эксплуатационными характеристиками, многообразием цветовых решений, высоким качеством лицевой поверхности и широким диапазоном фактуры отвечает высоким эстетическим требованиям. Составы обладают художественной выразительностью и возможностями для воплощения авторских замыслов в образно-художественных решениях путем передачи природной красоты структуры материала. Материал применяется для оформления декоративных элементов фасадов зданий, архитектурно-лепного декора, художественного литья, элементов благоустройства, декоративных ограждений, элементов фонтанных композиций, реставрационных работ и ряда других направлений.  
             Составы на ТПСВ могут найти применение при ликвидации последствий стихийных бедствий, захоронении отходов, в том числе и радиоактивных, подводном бетонировании.  
Трубы и наливные емкости различного назначения - одно из перспективных направлений применения составов на основе ТПСВ, при этом используются такие его свойства, как высокая плотность, водонепроницаемость, быстрый набор прочности, стойкость во многих промышленных, бытовых, природных жидких средах.  
            Дорожные конструкции (разделительный бордюр, лотки, укрепление откосов, указательные и защитные столбики, плиты, бордюры и др.) эксплуатируются на дорогах в сложных условиях агрессивного воздействия растворов солей и переменных температур. Радикальное решение вопроса повышения долговечности дорожных конструкций может быть получено при изготовлении их из составов на ТПСВ или пропитки в расплаве серы.  
Ремонтные работы с помощью составов на основе ТПСВ могут быть эффективно выполнены при любых климатических условиях. К материалам, рекомендуемым для выполнения ремонтных работ, предъявляются специальные требования по физико-механическим показателям, основными из которых являются: хорошая адгезия, быстрый набор прочности, термическая совместимость с основным материалом, низкая стоимость, доступность сырья. Всем этим требованиям отвечают составы на ТПСВ.

Оценка качеств серобетона

Положительные свойства	Отрицательные свойства
Высокая прочность	Низкая термостойкость
Коррозийная стойкость
Низкое водопоглощение
Водонепроницаемость
Морозостойкость
Быстрый набор прочности
Отвердение на морозе
Возможность вторичной переработки
Незначительная усадка

 

 

Характеристика свойств серного  бетона

Наименование  свойства (испытания)	Серобетон
Влагостойкость	1,0
Химическая стойкость (к  кислотам)	84%
Морозостойкость (при 100% влажности)	300
Истираемость,%	3%
Прочность на сжатие, МПа	55-65
Прочность на изгиб, МПа	10-15
Прочность на растяжение, МПа	5-7
Время набора прочности, ч.	0,3

 

 

       Серные бетоны применяются в конструкциях зданий и сооружений, в период эксплуатации которых предъявляются повышенные требования по стойкости к агрессивным средам, морозо- и атмосферостойкости, непроницаемости. Такие конструкции применяются в промышленных, сельскохозяйственных, складских сооружениях как для сыпучих, так и жидких материалов. Наиболее перспективны серные бетоны для изготовления:

— элементов дорожных покрытий (плиты, тротуарные плитки, торцовые шашки, бортовые камни, дорожные ограждения);

— конструкций, подверженных солевой  агрессии (полы, сливные лотки, фундаменты);

— инженерных сооружений (коллекторные кольца, канализационные трубы, очистные сооружения);

— футеровочных блоков и ряда других конструкций.

 

Образцы тротуарной плитки и кафеля из серобетона

 

Коллекторные кольца

Футеровочные блоки

 

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

 

 

 

 

 

 Для получения серобетонов  использовались стандартные и специально полученные исходные материалы и  отработанные методы приготовления  образцов.

Серное  вяжущее —термопластическое вяжущее, приготовленное из технической серы и мелкодисперсного наполнителя. При нагреве расплав серы выполняет роль жидкой составляющей, а мелкодисперсный наполнитель, введенный в состав в горячем состоянии, в процессе остывания происходит кристаллизация серы.