Физико-химические основы получения полимерсеробетона

Нормативные ссылки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
Определения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
Обозначения и сокращения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
Введение ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...8
1. Физико.механические свойства серы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9
2. Влияние температуры на свойства полимерсерных бетонов ... ... ... ... ... .11
3. Исследование влияния модификаций серы на структуру мастик ... ... ... 15
4. Исследование влияния пятиоксида фосфора на свойства мастик ... ... ... 22
Выводы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
Литература ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..30

Сера находит применение во многих отраслях народного хозяйства нашей республики. Около 50% серы расходуется на получение серной ки¬слоты, 25% - на получение сульфидов, используемых в бумажной про¬мышленности, остальная часть - на борьбу с болезнями растений, вулка¬низацию, синтез красителей, производство спичек, строительство и др.
Впервые использование серы в строительстве в качестве вяжущего в производстве композиционных материалам относятся к патентам Англии и США 140-летней давности Л/. В основу изобретения использовано свойство серы : плавится при 112,8°С. а при охлаждении ниже этой темпе¬ратуры - кристаллизоваться с приобретением определенной прочности. Но до 30 х годов XX в. сера использовалась только для крепления болтов в бетонных фундаментах, стоек перил лестниц и ограждений балконов. Это было связано с тем, что сера являлась дефицитным веществом, а сам материал на ее основе получался хрупким и неморозостойким. Эти недос¬татки были выявлены, а затем устранены результатами исследований С. П. Рейна и В.В.Дюккера. Они улучшили свойства серных мастик и использовали их для футеровки травильных ванн в качестве кислотоупор¬ного кирпича. Однако дальнейшего развития и широкого применения ма¬териалы на основе серы не получили из-за двух причин. Во-первых: они получались по тем временам дорогими по сравнению с цементными рас¬творами и бетонами, а во-вторых: были вытеснены пластмассами на осно¬ве попутных продуктов переработки нефти, появившимися в 40-х годах. Поэтому в последующие 25 лет к применению серы как связующего мате¬риала для приготовления мастик, растворов и бетонов почти не возвраща¬лись. Только лишь в конце 60-х годов вновь появился интерес к ней в США и особенно в Канаде, где накопились большие неиспользованные запасы регенерированной серы и стоимость бетонов на основе серы оказа¬лась ниже цементных.
В настоящее время перспективность применения серы в строительстве обусловлена возможностью получения серы из вторичных источников в результате утилизации серосодержащих отходящих газов, отходов произ¬водства серы и серной кислоты, а также очистки нефти, что особенно важно при быстро развивающейся нефтедобывающей промышленности Казахстана. Поэтому толчком к резкому увеличению производства серы будет не только спрос на нее как к сырью, но и как результат усиливаю¬щейся борьбы за охрану окружающей среды от вредного воздействия промышленных газов и продуктов переработки различных видов сырья.
Показана перспективность использования в качестве вяжущего серы для изготовления полимерсерного бетона, набор прочности которого при¬обретает 90% путем простого охлаждения до температуры окружающего воздуха, в то время как для портландцементного бетона он ускоряется за счет применения быстротвердеющих бетонов или использования метола горячего формования, что влечет за собой существенное увеличение себе¬стоимости. Поэтому обоснована и экономическая эффективность приме¬нения полимерсерных бетонов и изделии на их основе в строительной ин¬дустрии Казахстана, климат которого резко континентальный.
Кроме того, результаты исследований позволят утилизировать вторич¬ные продукты фосфорной промышленности, развитой на базе богатейшего месторождения фосфоритов Карауского бассейна, накопленных в отвалах и занимающих ограниченные территории и негативно действующих на эколо¬гию региона.

1. Оспанова М. Ш. «Полимерсерные бетоны», Тараз, 2001 год – 251 страница.
2. Михайлов К. В., Патуроев В. В., Крайс Р. Полимербетоны и конструкции на их основе. – М.: Стройиздат. 1989. – 304 с.
3. Орловский Ю. И. Полимерсерные бетоны. Применение серы и серосодержащих отходов в строительной индустрии. – Тез. Докл. I Всес. Конф. – Львов. 1990. – с. 3-5.

Дисциплина: Промышленность, Производство
Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 28 страниц
В избранное:

Ф.4.7-006-01
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЮЖНО – КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. М.О. Ауезова

Кафедра: Технология строительных материалов, изделий и конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе

По дисциплине: Композиционные строительные материалы

Специальность: 05.07.30 – Производство строительных материалов,
изделий и конструкций

Тема: Технология местных кровельных материалов.

Работа защищена Выполнила студентка:
гр. ТН – 04 – 10р
с оценкой
__________ Кыстаубаева Д. М.

______________

Оценка, дата.
Руководитель: _________ Темиркулов Т. Т.

доцент.

Нормоконтролер:_________ Копжасарова Г. Т.

Комиссия:

Председатель: ________ Копжасаров Б. Т.

Члены:_________ Рисдавлетов Р. А.

_________ Темиркулов Т. Т.

ШЫМКЕНТ 2007

Ф.4.7-006-03
ЮЖНО – КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.О. Ауезова

Кафедра: Технология строительных материалов, изделий и конструкций

“Утверждаю”
Зав.кафедрой ТСМИ и К
Байболов К.С.
____________2006г.

Задание № 9
на курсовую работу

По дисциплине: Технология строительных материалов на основе местного сырья

Студентка Кыстаубаева Д. М. Группа ТН – 04 – 10р

Тема работы: Физико-химические основы получения полимерсеробетона..
Исходные данные: полимерсеробетон.

№

Содержание пояснительной записки

Сроки выполнения
Примерный объём
(кол-во листов)

Нормативные ссылки
22.10.07-29.10.07
1-2

Определения
22.10.07-29.10.07
1-2

Обозначения и сокращения
22.10.07-29.10.07
1-2

Введение
24.10.07-27.10.07
1-2

1.
Физико-механические свойства серы.
10.09.07-16.09.07
2-3

2.
Влияние температуры на свойства полимерсерных бетонов.
17.09.07-22.09.07
3-4

3.
Исследование влияния модификации серы на структуру и свойства мастик.
24.09.07-29.09.07
7-8

4.
Исследование влияния пятиоксида фосфора на структуру и свойства мастик.
1.10.07-6.10.07
7-8

Выводы
15.10.07
1-2

Литература
29.11.07
1

Ф.4.7-006-05
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЮЖНО – КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. М.О. Ауезова

Технический институт

Кафедра: Технология строительных материалов, изделий и конструкций

“УТВЕРЖДАЮ”
Зав.кафедрой ТСМИ и К
Копжасаров Б. Т.
____________2006г.

Протокол №9
защиты курсовой работы

Дисциплина Композиционные строительные материалы.

Студентка Кыстаубаева Д. М. Группа ТН-04-10р.

Тема курсовой работы: Физико-химические основы получения полимерсеробетона.

При защите были получены ответы на следующие вопросы:
__________________________________ _______________________________
__________________________________ _______________________________
__________________________________ _______________________________

При выполнении курсовой работы получены баллы (из 60 возможных) ____, защита
оценивается (из 40 возможных) в ____баллов. Суммарные баллы ____. Оценка работы
(проекта) ____________________.
Руководитель курсовой работы Темиркулов Т. Т.
Член комиссии Рисдавлетов Р. А.
Член комиссии Темиркулов Т. Т.
Дата защиты 10 ноября 2007 год.

Аннотация

В курсовой работе представлены физико-механические свойства серы, исследования
влияния модификаций серы и пятиоксида фосфора на структуру и свойства мастик, а
также влияние температуры на свойства полимерсерных бетонов.
Объём курсовой работы представлен на 30 страницах печатного текста, содержит
2таблицы, 1 схему, 15 рисунков.
Лист
Аннотация

4
Изм. Лист № документа подпись дата

Список литературы.

Оспанова М. Ш. Полимерсерные бетоны, Тараз, 2001 год – 251 страница.
Михайлов К. В., Патуроев В. В., Крайс Р. Полимербетоны и конструкции на их
основе. – М.: Стройиздат. 1989. – 304 с.
Орловский Ю. И. Полимерсерные бетоны. Применение серы и серосодержащих отходов в
строительной индустрии. – Тез. Докл. I Всес. Конф. – Львов. 1990. – с. 3-5.

Дата выдачи задания 7.09.2007 Дата защиты работы
10.11.2007

Руководитель курсовой работы доцент; Темиркулов Т.Т.

Задание к исполнению принял 06.03.2006

Лист
Список литературы

5
Изм. Лист № документа подпись дата

Содержание.

Нормативные ссылки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
Определения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ...7
Обозначения и сокращения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 7
Введение ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...8
1. Физико-механические свойства серы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9
2. Влияние температуры на свойства полимерсерных бетонов ... ... ... ... ... .11
3. Исследование влияния модификаций серы на структуру мастик ... ... ... 15
4. Исследование влияния пятиоксида фосфора на свойства мастик ... ... ... 22
Выводы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... .29
Литература ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..30

ЮКГУ 050730 000 012 РК

ИзмЛист № документа Подпись Дата
Студент Кыстаубаева Литер Лист Листов
Д. Физико-химические
основы получения
полимерсербетона
Руковод. Темиркулов
Т.Т.
Зав. каф. Копжасаров
Б. Т..
Н. контр. Копжасарова
Г. Т .

Введение.
Сера находит применение во многих отраслях народного хозяйства нашей республики.
Около 50% серы расходуется на получение серной кислоты, 25% - на получение
сульфидов, используемых в бумажной промышленности, остальная часть - на борьбу с
болезнями растений, вулканизацию, синтез красителей, производство спичек,
строительство и др.
Впервые использование серы в строительстве в качестве вяжущего в производстве
композиционных материалам относятся к патентам Англии и США 140-летней давности
Л. В основу изобретения использовано свойство серы : плавится при 112,8°С. а при
охлаждении ниже этой температуры - кристаллизоваться с приобретением определенной
прочности. Но до 30 х годов XX в. сера использовалась только для крепления болтов
в бетонных фундаментах, стоек перил лестниц и ограждений балконов. Это было
связано с тем, что сера являлась дефицитным веществом, а сам материал на ее
основе получался хрупким и неморозостойким. Эти недостатки были выявлены, а затем
устранены результатами исследований С. П. Рейна и В.В.Дюккера. Они улучшили
свойства серных мастик и использовали их для футеровки травильных ванн в качестве
кислотоупорного кирпича. Однако дальнейшего развития и широкого применения
материалы на основе серы не получили из-за двух причин. Во-первых: они получались
по тем временам дорогими по сравнению с цементными растворами и бетонами, а
во-вторых: были вытеснены пластмассами на основе попутных продуктов переработки
нефти, появившимися в 40-х годах. Поэтому в последующие 25 лет к применению серы
как связующего материала для приготовления мастик, растворов и бетонов почти не
возвращались. Только лишь в конце 60-х годов вновь появился интерес к ней в США и
особенно в Канаде, где накопились большие неиспользованные запасы
регенерированной серы и стоимость бетонов на основе серы оказалась ниже
цементных.
В настоящее время перспективность применения серы в строительстве обусловлена
возможностью получения серы из вторичных источников в результате утилизации
серосодержащих отходящих газов, отходов производства серы и серной кислоты, а
также очистки нефти, что особенно важно при быстро развивающейся нефтедобывающей
промышленности Казахстана. Поэтому толчком к резкому увеличению производства серы
будет не только спрос на нее как к сырью, но и как результат усиливающейся борьбы
за охрану окружающей среды от вредного воздействия промышленных газов и продуктов
переработки различных видов сырья.
Показана перспективность использования в качестве вяжущего серы для изготовления
полимерсерного бетона, набор прочности которого приобретает 90% путем простого
охлаждения до температуры окружающего воздуха, в то время как для
портландцементного бетона он ускоряется за счет применения быстротвердеющих
бетонов или использования метола горячего формования, что влечет за собой
существенное увеличение себестоимости. Поэтому обоснована и экономическая
эффективность применения полимерсерных бетонов и изделии на их основе в
строительной индустрии Казахстана, климат которого резко континентальный.
Кроме того, результаты исследований позволят утилизировать вторичные продукты
фосфорной промышленности, развитой на базе богатейшего месторождения фосфоритов
Карауского бассейна, накопленных в отвалах и занимающих ограниченные территории и
негативно действующих на экологию региона.

Лист
Введение

8
Изм. Лист № документа подпись дата

1. Физико-механические свойства серы.

Несмотря на то, что применение серы для строительных целей известно давно,
данных о физико-механических свойствах серы мало. Для Sα прочность серы на
растяжение Rbt составляет 14 кгссм2. W Rennie показал, что с изменением
температуры Rbt изменяется в зависимости от формы образцов. Так, для баночек с
сечением 5см2 в интервале -42...+90,50С Rbt изменяется от 5,2 до 5,1 кгссм2,
достигая максимума в 20,8кгссм2 при 28°С, а для нитей с диаметром 1 мм2 в
интервале -45...+88°С значения Rbt изменяются от 100,7 до 120 кгссм2 при
максимуме, равном 181,1 кгссм2 при 190С, т.е. на порядок выше. Это можно
объяснить с позиции теории прочности материалов П.А.Ребиндера. Поскольку
нити представляют вытянутые монокристаллы, у которых не было дислокационных
дефектов, их отсутствие резко повысило механические характеристики нитей. F. Roll
установил, что образцы из расплава природной серы после 10ч. выдержrи при
50...600С c повышением температуры от 80 до 100°С снизили Rbt с 15 до 4 кгссм2 .
Прочность серы на растяжение изменяется в очень широких пределах от 1,1 до 98 МПа
и зависит от размера образца, скорости приложения нагрузки, содержания полимерной
модификации. Следовательно, затвердевшую серу нельзя рассматривать, как
изотропный материал в прямом смысле слова, а ее следует рассматривать как
изотропный материал со структурной неоднородностью.
J. M. Dale показал, что прочность серы не является прямолинейной функцией от
содержания полимерной модификации и по мере ее увеличения в расплаве прочность
возрастает, достигая при определенном соотношении максимума. Из графика видно,
что при одинаковом содержании Sµ можно получить различную прочность, что
объясняется различием размеров кристаллов (удельной поверхности) ромбической
серы, выступающих в роли наполнителя.

Рис. 1. Зависимость предела прочности серы при растяжении от содержания
полимерной модификации Sµ.
Лист
Физико-механические свойства серы

9
Изм. Лист № документа подпись дата

Полученные результаты хорошо согласуются со следующими данными. Испытывались 2
серии образцов двух диаметров 5 и 15 мм, охлаждаемых по двум режимам от
температуры расплава 1900С: медленное охлаждение в термошкафу и резкое охлаждение
в воде при +50С. На 7 сутки образцы испытывались на растяжение: под микроскопом
изучалась их структура и измерялись размеры кристаллов Sα. Результаты показали
(табл. 1), что при медленном охлаждении образцов с одинаковым содержанием Sµ
прочность образцов с большим диаметром ниже, чем с меньшим.
Таблица 1.
Результаты испытаний прочности при растяжении.

Серия
Диаметр образцов, мм
Режим охлаждения
Sµ,
%
Rbt,
МПа
Размер кристаллов, мкм

I

II
5
15
5
15
медленное
то же
резкое, в воде
то же
8,5

27,8
2,55
1,22
15,30
8,32
0,1...0,3

0,01...0,025

Аналогичная картина наблюдалась у резко охлажденных образцов, прочность которых
оказалась значительно выше.
Изучение размеров кристаллов показало, что у медленно охлажденных образцов их
размеры на порядок выше, чем у образцов их резко охлажденного расплава.
Таким образом, установлено, что кристаллические и аморфные (полимерные)
модификации серы имеют резко противоположные характеристики прочности и
деформативности. Это позволяет рассматривать расплав серы как 2-х фазную систему,
состоящую из 2-х подсистем. По теории прочности композиционных материалов в такой
системе под действием нагрузок компонент с более низким модулем упругости
(полимерные модификации), растягиваясь, деформируются и перераспределяет
напряжения на более высокомодульный компонент (кристаллические модификации), что
и объясняет повышение прочности затвердевших расплавов при резком охлаждении.
Свежеприготовленные образцы резко охлажденного расплава в зависимости от
количества полимерных модификаций могут характеризоваться резиноподобными и
вязкопластическими свойствами, т.е. иметь растяжимость в 20 и более раз выше
начальной. Через некоторое время эти свойства утрачиваются, и образец становится
хрупким.
Установлено, что скорость перехода в хрупкое состояние зависит от скорости
кристаллизации полимерной серы и ее реверсии в орторомбическую α- модификацию.
Таким образом, полимерная сера является метастабильным аллотропном, стабилизация
которого в полимерном состоянии представляет да технологии изготовления серных
мастик и бетонов значительный интерес.
Область температур, при которых полимерная сера находится в термодинамически
устойчивом состоянии, определяется из условия:
∆f=∆H-∆S0, где f - свободная энергия, уменьшающаяся с понижением энтальпии Н и
повышении энтропии системы S. Откуда имеем Тп ∆H∆S. Так как ∆H∆S=159,40С то,
следовательно, только в области температур выше 1590С полимерная сера будет
термически стабильна (критическая температура стабилизации).
Лист
Физико-механические свойства серы

10
Изм. Лист № документа подпись дата

2. Влияние температуры на свойства полимерсерных бетонов.
Полимерсерные бетоны наряду со многими положительными свойствам имеют ряд
существенных недостатков, к числу которых в первую очередь относятся сравнительно
низкая термостойкость и горючесть. Эти важные характеристики не достаточно полно
изучены и поэтому ряд публикаций носи противоречивый характер.
Так как сера типичный неорганический термопласт, то можно предположить, что
влияние низких температур на полимерсерные бетоны должно быть таким же, как и на
термопластичные полимеры.
Прочностные характеристики полимерсерных бетонов определялись авторами при
пониженных температурах от 20 до -60°С с интервалом температур в 200С на образцах
призмах размером 40x40x160 мм и кубах ребром 70 мм.
Результаты испытаний подтвердили принятые предпосылки и показали, что с
понижением температуры от 20 до -600С прочностные характеристики полимерсерного
бетона возрастают от 52 до 68 МПа (рис. 2). Экспериментальные данные подтвердили
возможность использования различных строительных конструкций из полимерсерных
бетонов, которые успешно могут эксплуатироваться в районах Крайнего Севера.

Рис. 2. Зависимость изменения предела прочности на сжатие Rсж полимерсерного
бетона от понижения температуры.
Известно, что низкая термостойкость ограничивает области применения несущих
конструкций из полимерсерных бетонов на промышленных предприятиях при наличие
повышенных температур. При этом до настоящего времени не была определена
предельно допустимая положительная температура, при которой конструкция не должна
снижать свою несущую способность более чем на 20%.
Исследования но определению прочностных и деформативных характеристик различных
видов полимербетонов на основе термореактивных олигомеров показали, что все они
подчиняются общей закономерности, т.е. с повышением температуры от 20° до 1000С
предел прочности и модуль упругости падают прямо пропорционально. При охлаждении
до 200С происходит практическое восстановление этих характеристик.
Лист
Влияние температуры на свойства
полимерсерных бетонов

11
Изм. Лист № документа подпись дата

Анализируя графики изменения предела прочности полимерсерных бетонов при
испытании на сжатие и растяжение при изгибе, впервые было обнаружено весьма
интересное и характерное только для серных бетонов аномальное свойство, которое
характеризуется увеличением прочности при повышении температуры от 200С до
75...800С и только при дальнейшем повышении температуры наблюдается падение
прочности (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость изменения предела прочности на сжатие Rсж
и растяжение при изгибе Rиз полимерсерного бетона
от повышения температуры.
На рис. 4 приведены средние значения модуля упругости при сжатии в зависимости
от повышения температуры. При повышении температуры от 20 до 750С модуль
упругости так же, как и предел прочности повышается от 50*103до 62*103 МПа и
только при температуре выше 750С наблюдается понижение модуля упругости.

Рис. 4. Изменение модуля упругости в зависимости от повышения температуры.
Повышение прочностных и деформативных характеристик полимерных бетонов в
указанном интервале температур выходит за рамки обычных представлений о поведении
таких материалов при испытании в условиях повышенных температур. Поэтому
необходимо было более всесторонне проанализировать обнаруженные свойства и дать
им объяснения хотя бы в первом приближении.
Дж.Миллер, исследуя на высокочувствительном дилатометре КТД серы, обнаружил, что
на графике КТД (рис. 5, кривая 1) наблюдается ряд отклонений от
пропорциональности, которые более отчетливо проявляются при охлаждении образцов
серы до температуры жидкого азота (рис. 2.14, кривая 2).
Лист
Влияние температуры на свойства
полимерсерных бетонов

12
Изм. Лист № документа подпись дата

Рис. 5. Результаты дилатометрических измерений серы в зависимости от температуры.

При этом плавные и сравнительно незначительные объемные изменения наблюдаются при
температурах 35 и 1000С, а при температурах 77° и 1190С весьма большие и резкие
всплески. Изменение объема при 1190С связано с плавлением призматической формы
моноклинной модификации серы, а изменение объема при 1000С Дж. Миллер объясняет
процессом, связанным с температурой плавления ромбической формы серы и
температурой нормального уровня ее существования, который лежит ниже температуры
95,5°С. Изменение объема при 350С он объясняет переходом от стекловидной к
моноклинной форме серы.
Наиболее важное и интересное явление - резкое изменение объема при 770С, которое,
по мнению Дж. Миллера, происходит благодаря перестройке эластичной серы в новую
модификацию.
По мнению авторов, объяснения, которые Дж. Миллер связывает с процессами в сере
при 35 и 770С, недостаточно убедительны и не отражают действительной сущности
явления. Обнаруженное аномальное изменение прочностных и деформативных свойств
полимерсерных бетонов с определенной степенью приближения можно объяснить
следующими структурными изменениями серного вяжущего, которые происходят под
действием повышенных температур. Как уже отмечалось, сера представляет собой
смесь ее различных аллотропов. При 20°С в ее составе, кроме Sα(S8) могут
присутствовать несколько видов аллотропных модификаций, в том числе S6, S7 и др.
Аллотропная модификация S7 устойчива до температуры 39°С, при этой температуре
она перестраивается в ромбическую серу Sα(S8) При 50°С аллотропная модификация
S6 тоже полностью перестраивается в ромбическую Sαсеру.
Таким образом, при нагреве серных бетонов примерно до 80°С происходит
упорядочение структурного состояния и практически вся сера преобразуется в
однородную и наиболее прочную структуру, состоящую из ромбической серы Sα. Кроме
того, при повышении температуры до 70...800С в ромбической сере Sα происходит
восстановление дефектных кристаллов и интенсивно протекают незавершенные
релаксационные процессы, снижающие внутренние напряжения. Эти
Лист
Влияние температуры на свойства
полимерсерных бетонов

13
Изм. Лист № документа подпись дата

структурные изменения являются главными причинами, которые обусловливают
существенное повышение прочности серных бетонов в интервале температур 20...80°С.
Некоторое несовпадение температурных интервалов с данными, полученными для чистой
серы, по всей вероятности может быть объяснено высокими адгезионными связями серы
с поверхностью минеральных наполнителей, которые растягивают и в определенной
степени смещают температурные диапазоны структурной перестройки серного вяжущего.
При температуре выше 75...800С начинается проявляться эффект температурного
размягчения и постепенная перекристаллизация ромбической Sα в призматическую Sβ ,
которая обладает меньшей плотностью и прочностью по сравнению с ромбической Sα, и
при температуре 1220С сера полностью расплавляется.
Таким образом на рисунках 3 и 4 наблюдаются два четко выраженных участка. Первый
в интервале температур от 20 до 800С, здесь происходит повышение прочности и
модуля упругости серных бетонов, и второй – в интервале 800С и выше отражает
интенсивное понижение прочностных характеристик и модуля упругости. При этом
следует отметить, что при 900С прочность серного бетона примерна равна начальной
прочности при 200С.
Полученные экспериментальные данные позволили с дастаточно обоснованной
надежностью считать предельно допустимую температуру эксплуатации несущих
конструкций серных бетонов равной 800С. Однако в отличие от полимербетонов при
этой температуре у серных бетонов не только происходит снижение прочностных
характеристик, но и увеличиваются на 20...25%.
Лист
Влияние температуры на свойства
полимерсерных бетонов

14
Изм. Лист № документа подпись дата

3. Исследование влияния модификаций серы на структуру и свойства мастик.

Основываясь на данных, что сера является химическим элементом и должна иметь
простую форму молекул характеристики ее свойств и экспериментальные результаты
описывались небольшим числом параметров и самое важное, не учитывалась
термическая предыстория образца.
Установлено, что сера обладает необычной молекулярной структурой, которая
изменяется во времени в зависимости от температуры п разному.
Каждый вид серы может содержать любое число различных аллотропов. Наиболее
убедительной точкой зрения на аллотропию является молекулярная, согласно которой
существуют две причины,вызывающие различиеаллотропных форм серы. Первая –
различные способы построения из молекул серы надмолекулярной структуры серы;
вторая – различный способ образования из молекул серы надмолекулярной структуры
аморфной или кристаллческой.
Из жидкой серы можно получать разные твердые аллотропы в различных количествах в
зависимости от начальной температуры, скорости охлаждения и условий эксперимента.
Известно, что механические свойства серы существенно зависят от ее аллотропного
состава и разницу в пределе прочности на растяжение 1,27 и 4,32 МПа для различных
образцов некоторые авторы относят за счет присутствия в образцах полимерной серы.
Организация производства полимерсерных бетонов основана на применении в
качестве мелкого и крупного заполнителей природных каменных пород. Однако
несмотря на практическую ценность этих составов, микро- и макро- структура их
изучена недостаточно полно. В основном опубликованные данные посвящены
исследованиям физико-механических свойств полимерсерных бетонов в зависимости от
вида и количества добавок, вводимых в расплав, для стабилизации полимерной
модификации серы, являющейся наиболее перспективной.
Полимерная сера является аморфным, слабо кристаллизующимся в обычных условиях
неорганическим полимером цепочной структуры. В настоящее время тип
пространственной группы кристаллических модификаций полимерной серы установлен не
твердо. Это объясняется тем, что монокристаллы полимерной серы до сих пор не
получены.
Исследования проведенные в данном разделе, преследовали цель изученя влияния
температуры на свойства и структуру мастик на основе плотного фосфорно –
шлакового наполнителя в процессе изготовления, т. к. оно обуславливается
аллотропностью серы.
Изменение температуры процессе получения мастик существенно влияет на прчность
микроконгломератов при прежних фазовых отношениях, хотя характер зависимости
Rb(сф) не меняется (рис. 6).
Исследование влияния модификаций Лист
серы на структуру и свойства мастик

15
Изм. Лист № документа подпись дата

1 – 1200С; 2 ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.