1.3. Применение серы в процессах получения вяжущих материалов

Использование серы в строительной практике началось ещё в конце 19 века, но тогда оно не нашло широкого распространения ввиду её относительно высокой дороговизны. В настоящее время в ряде стран (Канада, США, Россия, Казахстан) производство серы постепенно превысило её потребление, и себестоимость продукции значительно снизилась. Увеличивается доля попутной серы, полученной при очистке нефти, нефтепродуктов, природного и топочного газов.

Переработка дешёвой попутной серы в эффективные дорожно-строительные материалы экономически целесообразна и позволила бы также решить экологическую проблему во многих регионах.

Одним из наиболее распространённых направлений серы в дорожном строительстве является получение сероасфальтобетонов [4].

Серосодержащие вяжущие – термопластичный материал, который ведёт себя как твёрдое вещество при низких температурах или во время быстрой загрузки и как вязкая жидкость при высоких температурах или во время медленной загрузки. Двойное поведение вяжущего даёт повод к улучшению представления о нём с целью минимизировать разрушения, происходящие при низких температурах, и постоянные деформации, имеющие место при высоких температурах. Дневные и сезонные колебания температуры в добавление к возрастающему объёму перевозок и загрузке транспорта приводят к возрастающим нагрузкам на асфальтовые покрытия. Это ведёт к возрастающему спросу на модифицированные вяжущие материалы. Были использованы различные методы для улучшения свойств вяжущих. Одна из самых общеизвестных процедур – это улучшение свойств вяжущего посредством добавления модификатора, например, полимеров[5].

Серосодержащие вяжущие и смеси на их основе обладают более высокими показателями физико-механических и реологических свойств по сравнению с битумами и асфальтобетоном.

Параллельно с исследованиями по изучению влияния серы на свойства СБВ при её добавлению к нефтяному остатку, проводились также исследования по её добавлению к остатку, модифицированному полимерами. Полученные результаты показали, что даже такое малое количество серы, как 3-5 % по массе улучшают стабильность вяжущего при хранении и увеличивают эластичность полимеров [6].

Похожее исследование осуществлено для того, чтобы проанализировать влияние серы на нефтяной остаток, модифицированный полимером бутадиена и стирола относительно его реологических свойств. Было установлено, что он при добавлении серы повышал своё механическое сопротивление. Маленький процент серы приводит к сшиванию молекул и повышению дисперсности полимерной фазы. Следовательно, должно уменьшаться разделение фаз при высокотемпературном хранении. Кроме того, сера приводит к образованию трёхмерной структуры вещества[7].

В 2003 году компания Shell разработала и запатентовала гранулированную добавку к вяжущему под торговой маркой Shell Tiopave. Сера в Shell Tiopave находится в виде гранул, таким образом, его негативные воздействия, такие, как наличие токсичных паров, плохой запах и потери от испарения уменьшаются настолько, насколько возможно. В отличие от расплава серы, Shell Thiopave вводится в асфальтобетонную смесь в сухом состоянии, что позволяет снизить эмиссию серного пара и избежать повреждения глаз. Добавка, улучшающая перерабатываемость, позволяет производить смесь при меньших температурах, чем при производстве традиционной асфальтобетонной смеси [8].