Спеціальні властивості бетонів, модифікованих сіркою

 

Таблиця 2

Усереднені характеристики сірчаних мастик (С: Н=1: 2), наповнювач молотий менілітовий сланець

Характеристика Сірка немодифі-кована Сірка модифі-кована Сірчана склофібромастика

Сірка немодифікована Сірка модифікована

Міцність при стиску, МПа 60, 7 62, 3 59, 6 64, 6

Те ж, при розтягу, МПа 15, 3 17, 9 18, 1 19, 6

Питомий електроопір, Омм 7, 21017 2, 21018 7, 51017 1, 21018

Діелектрична проникність 1, 10 0, 94 1, 02 0, 94

Тангенс кута діелектричних втрат tg10-2 0, 60 0, 53 0, 55 0, 54

 

Електроопір сірчаних бетонів нижчий, ніж мастик, оскільки вміст сірки складає 11-14%, у той час як у мастиках 33-40%.

При вивченні впливу температури на величину питомого електроопору встановлено, що в інтервалі температур 20-80 °С він знижується в пропорційній залежності від температури і за величиною залежить від вмісту сірки, її модифікованого стану, виду наповнювачів і заповнювачів. Для зразків з використанням модифікованої сірки рівень значень  при 80 °С залишався на один-два порядки вище, ніж у зразків аналогічного складу, виготовлених на немодифікованій. Найбільш високі показники  показали склади з використанням у якості наповнювача менілітового сланцю, які, за цим критерієм, рекомендуються для сірчаних бетонів електроізоляційного призначення.

Дисперсне армування мастики відрізками скловолокна (l = 30 мм,  = 1, 8%) практично не вплинуло на зміну електричних характеристик через незначну кількість волокна в порівнянні із сіркою. Найбільш значний ефект армування – в підвищенні опору мастик розтягу при згині і тріщиноутворенню.

При водонасиченні зразків протягом 30 діб було зафіксоване підвищення електричної провідності в прямій залежності від кількості вологи, що потрапила в структуру. Однак відсутність активної капілярно-пористої системи, висока гідрофобність сірки і менілітового сланцю забезпечували низьку і досить стабільну електропровідність у межах 1-3 (для мастики) і 3-9 (для бетонів), у той час як цементний бетон у цих умовах мав  >10. При цьому мінімальне водопоглинання було зафіксовано для зразків на менілітовому сланці і модифікованій сірці, складаючи для мастик 0, 07, а для бетону 0, 1%.

У четвертому розділі наведені результати вимірювань та аналіз теплофізичних і радіаційно-захисних властивостей бетонів, модифікованих сіркою, на основі яких можна зробити наступні висновки.

Просочення висушеного до постійної маси цементного бетону розплавом сірки не робить істотного впливу на величину теплопровідності, що залежить від об’ємної маси і вологості бетону, оскільки, з одного боку, сприяє меншій залежності теплопровідності від вологості, а з іншого боку – збільшує об’ємну масу бетону прямопропорційно кількості поглиненої сірки, що підвищує коефіцієнт теплопровідності. Модифікування сірки, у результаті якого в її структурі з’являється аморфна складова, сприяє зниженню теплопровідності як цементного бетону, просоченого сіркою, так і сірчаного на основі сірчаного в’яжучого.

Сірка характеризується низькою теплопровідністю і її наповнення тонкомолотими мінеральними домішками з більш високою теплопровідністю приводить до підвищення коефіцієнта теплопровідності як мастик, так і бетонів. При вимірах теплового розширення сірчаних мастик і бетонів в інтервалі температур 20-80 °С встановлено, що для складів з однаковим об’ємним вмістом компонентів, величина коефіцієнта лінійного температурного розширення залежить від виду мінерального наповнювача, заповнювача і модифікованого стану сірки. З підвищенням температури коефіцієнти розширення збільшуються, при цьому мінімальне збільшення мають склади з використанням карбонатного наповнювача. Однак, з огляду на його підвищене водопоглинання, для електроізоляційного бетону рекомендується використання наповнювачів, що характеризуються високою гідрофобністю і відповідно низьким водопоглинанням.

Оцінку і прогнозування коефіцієнтів температурного розширення сірчаних мастик і бетонів можна робити розрахунковим способом, використовуючи залежності

 

 , (2)

у свою чергу  . (3)

 

При цьому варто експериментально коректувати величини деформативних характеристик   при зміні температури компонентів, що входять у залежність для визначення їхніх модулів об’ємного стиску.

Основним випромінюванням, що визначає товщину захисту з цементного бетону, є  – випромінювання. Встановлено, що інтегральні коефіцієнти поглинання  – випромінювання для сірчаних і цементних бетонів у сухому стані практично однакові. Однак при енергії  – кванта, рівній 1, 332 Мев для сірки, мастики і бетону на її основі, спостерігається різке збільшення спектрального коефіцієнта поглинання  – випромінювання, у той час як для цементного бетону коефіцієнт має тенденцію до зниження (рис. 2).

Встановлено, що при опроміненні сірки і сірковмісних композицій інтегральний і спектральний коефіцієнти поглинання при модифікуванні сірки і підвищенні вмісту модифікатора, у даному випадку дициклопентадієну, збільшуються. На нашу думку це зв’язано з тим, що ДЦПД складається з таких легких елементів як вуглець і водень, а відомо, що бетони, які складаються із суміші ядер легких елементів з ядрами елементів з відносно великою атомною масою, добре поглинають  – випромінювання і сповільнюють нейтрони.

Оскільки в сірчаних бетонах хімічно зв’язана вода знаходиться в мінімальній кількості, а водопоглинання низьке, стабільність їхніх радіаційно-захисних властивостей є більш високою, чим звичайних бетонів, що дозволяє більш надійно прогнозувати їхні властивості в залежності від вологості навколишнього середовища.

Встановлено, що коефіцієнт радіаційної стійкості сірчаного бетону