Характеристики и применение серобетона

Еще во второй половине 20 века в ходе исследований удалось выяснить, что добавление серы в бетон и асфальтобетон придает готовым конструкциям лучшие характеристики, не неся никакого вреда человеку. Благодаря этому появился серобетон (также его называют сероасфальтом, сероцементом). Это композитный строительный материал, применимый в самых разных сферах.

Особенности состава серобетона

Основу серобетона составляют инертные наполнители, а также заполнители, которые выполняют роль надежного структурного каркаса. В качестве вяжущего используется техническая сера. По сути, сера представляет собой термопласт, поэтому и бетон, изготовленный с ее добавлением, также можно назвать термопластовым.

Однако просто так вводить серу в бетонный раствор нельзя по нескольким причинам:

Из-за повышенной хрупкости твердой серы. Она начинает крошиться даже при незначительном давлении. А значит и готовый бетон будет получаться хрупким.
Из-за горючести материала. Однако такие свойства появляются у серы только при непосредственном контакте с огнем.

Поэтому для строительных смесей может использоваться только модифицированная сера. Есть несколько методов ее модификации:

Физическая. В состав вводят структурообразующие заполнители.
Температурная. Сера подвергается фазовым изменениям свойств в ходе повышения и понижения температурного режима.
Химическая. В расплавленную серу добавляются стабилизаторы, а также пластификаторы.

Чаще всего применяется именно химический метод модифицирования. Благодаря присадкам можно регулировать свойства жидких смесей и задавать необходимые характеристики, которыми будут обладать бетоны после затвердевания.

Полезно! Серобетон должен соответствовать ГОСТ 25246-82, в котором говорится о химически устойчивых бетонах.

В состав серобетона можно добавлять 4 типа присадок:

Антипирены. Необходимы для снижения горючести.
Антисептики. Защищают смесь от биологического воздействия.
Пластификаторы. Значительно снижают параметры хрупкости, предотвращают процесс кристаллизации серы.
Стабилизаторы. Позволяют увеличить устойчивость материала к атмосферным изменениям.

Благодаря таким добавкам можно создавать разные типы строительного материала.

Виды серобетона и типы заполнителя

Разновидностей серобетона не меньше, чем у классического бетона. Наибольшей популярностью пользуются следующие виды:

Гидрофобный серобетон. Хорошо отталкивает воду, благодаря чему часто применяется при монтаже фундаментов на «мокрых грунтах».
Пеносеробетон. Разновидность ячеистого бетона с повышенной химической стойкостью и пониженной теплопроводностью.
Серобетон быстро твердеющий. Для достижения номинальных прочностных характеристик требуется от 2-3 минут до 2-3 часов.

На показатели серобетона и сферу его применения оказывает влияние и тип выбранного заполнителя. Чаще всего в качестве крупного заполнителя в сероцемент добавляют щебень размером до 40 мм. Если необходимо создать особо тяжелую смесь, то добавляется металлическая стружка (также можно использовать свинцовую дробь). В процессе производства легких бетонов требуются пористые заполнители, которые отвечают стандартам ГОСТ 32496-2013. К ним можно отнести керамзитовый или шунгизитовый гравий, различные шлаки, а также аглопоритовый щебень. Природный кварцевый песок (обогащенный, фракционированный, дробленный) применяется в виде мелкозернистого заполнителя.

Также в качестве заполнителя может использоваться фибра, когда требуется армирование серобетона. Для изготовления фибросеробетона применимо волокно любого типа. Его в составе должно быть около 5-7% от объема серы. В качестве фибры подойдет стеклянное, полиэфирное и другое волокно. В итоге можно создавать высокопрочные конструкции, которые по своим характеристикам будут превосходить обычный бетон.

Характеристики серобетона и сравнение с цементным бетоном

При температуре от +15 до +20 градусов сера является твердым кристаллическим веществом с низкой электро- и теплопроводностью. Она не способна растворяться в воде. При этом сера может создавать связи почти со всеми элементами органического и неорганического типа. Она плавится при +120 градусах, а если повысить температуру до +445 градусов, то только в этом случае сера начнет кипеть.

Если сравнивать характеристики серобетона и обычных строительных смесей, то получается, что:

Прочность на сжатие у серобетона доходит до 102 МПа, тогда как у цементного бетона максимальный показатель составляет 40 МПа.
Предел прочности у смесей с добавлением серы в 5,5 раз выше (22 МПа).
Прочность на сгиб у обычного бетона составляет не более 7,5 МПа, а у серобетона доходит до 30 МПа.
Время набора прочности у обычных бетонов составляет 28 дней. Серобетону требуется максимум несколько дней.
Серобетон обладает более низкой теплопроводностью.
У цементного бетона довольно низкий показатель химической стойкости. Если же используется добавка в виде серы, то материал приобретает необходимую устойчивость.

Также серобетон на 100% водонепроницаем, поэтому даже при абсолютной влажности, морозостойкость конструкции повышается на 500-600%. Поэтому не удивительно, что такие более современные составы обладают огромным количеством плюсов.

Преимущества серобетона

Помимо очевидного превосходства перед обычными бетонами и отличных характеристик, стоит выделить:

низкую цену состава;
переработку конструкций из серобетона для вторичного использования;
устойчивость даже к очень агрессивным средам;
возможность быстрого набора прочности даже при условии низких температур;
повышенную износостойкость.

Полезно! Серобетон по диэлектрическим характеристикам часто используется вместо полимербетонов, так как его стоимость в 3-4 раза ниже.

Но есть и свои недостатки. Например, приготовить серобетон в домашних условиях очень сложно, так как для смеси серу придется расплавить при температуре более +140 градусов. Для производства материала требуются установки, стоимость которых может доходить до 12 миллионов рублей. Оборудование также будет обеспечивать безопасное производство, так как в процессе выделяется сероводород.

Сфера применения

Обычно серобетон используется в тех сферах, где нужны высокопрочные конструкции или покрытия, которые быстро набирают прочность. Поэтому данная разновидность бетона получила широкое распространение при монтаже:

Сборных бетонных конструкций, таких как бордюры, плиты фундамента, шпалы, столбы ЛЭП и прочее.
Дорожных покрытий разного типа, включая площадки аэропортов или дороги в зонах с низким температурным режимом. Так как серобетон химически устойчив, он не разрушается от используемых реагентов и прочих соединений, присутствующих на таких покрытиях.

Подземных конструкций. Например, серобетон отлично подходит для строительства свайных фундаментов, ограждений, тоннелей, стен в опускных колодцах. Также строительный материал используется при возведении заглубленных конструкций, таких как хранилища сыпучих материалов негорючего типа.
Труб самотечных или напорных канализаций, трубопроводов. При этом по ним могут идти не только обычные, но и токсичные сточные воды.
Полов в складских, промышленных и других сооружениях.
Кровель (верхнего перекрытия), уклон которых может доходить до 2,5%. При этом серобетон может использоваться для построек любого типа и назначения.
Несущих и ограждающих конструкций с классом огнестойкости V.
Различных типов покрытий (плит, настилов, рам, прогонов).

Также этот строительный материал широко применяется при необходимости утилизации отходов. Молекулы серобетона способны буквально цементировать или запирать частицы различных радиоактивных отходов. Поэтому именно этот материал используется для их захоронения. В составе некоторых металлов есть оксиды, которые активно взаимодействуют с модифицированной серой и за счет этого не проникают в окружающую среду. Таким образом при помощи серобетона может осуществляться утилизация кадмия, ртути и других опасных веществ.

Также при помощи этого материала выполняется пропитка высокопористых бетонов с целью усовершенствования их свойств. Серобетон можно использовать при ремонте трещин и других дефектов в готовых изделиях и конструкциях. Но для каждой сферы применения необходимо правильно подобрать состав, так как серный бетон тоже бывает тяжелым, легким и других типов.

Маркировка серобетона

При проектировании объектов необходимо четко понимать, какими характеристиками будет обладать готовая конструкция. Если учесть среднюю плотность композитного материала, то он может быть нескольких категорий:

Особо тяжелый серобетон. Плотность материала составляет более 2,8 г/см³. У таких составов может быть марка D2500 или больше. Также на таких смесях должна указываться классификация СбС О.
Тяжелый (СбС Т). Плотность состава должна быть в пределах 1,8-2,8 г/см³. Маркируется D2000-D
Легкий (СбС Л). Показатель плотности менее 1,8 г/см³. Соответственно и маркировка будет от D800 до D

Полезно! Подробнее о классификации серобетона и технических нормах его применения можно также прочитать в ПНСТ 105-2016.

Также материал классифицируется по удобоукладываемости. Соответственно должна быть указана группа подвижности, индекс прочности и иногда уровень морозостойкости. Исходя из этого серобетон маркируется:

Ж – жесткий;
П – подвижный;
Л – литой.

По классу прочности сероцемент может быть:

прочным (маркируется от В10 до В60);
высокопрочным (маркировка более В60).

Предположим речь идет о подвижной смеси, которая будет использоваться для производства тяжелого бетона с классом прочности В25, морозостойкостью F2200 и классом водонепроницаемости W4. В этом случае маркировка будет следующей: СбС Т-П-В25 F2200 W4.