Ежегодно в качестве на предприятиях нефте-газового комплекса производится свыше 7 млн. тонн серы в год, профицит серы составляет до 2 млн. тонн в год.

В последние годы рост объемов мирового производства серы происходит лишь за счет увеличения выпуска газовой серы, в то время как добыча природной серы неуклонно снижается. Не исключена ситуация, при которой сера и продукты ее переработки окажутся на рынке полностью обесцененными.

Особенность производства основного количества серы (около 95 %) как побочного продукта при очистке природного газа, добыча которого сохраняется на постоянном уровне, обуславливает фактическую независимость объемов выпуска серы от спроса на нее.

Для отечественного рынка отмечается устойчивое преобладание предложения серы над спросом. Для успешной реализации природоохранных мероприятий необходимо обеспечить их максимальную экономическую целесообразность. Это может быть достигнуто при использовании серы и ее соединений в качестве сырья для получения полимерных материалов. Сера и ее соединения играют важную роль в производстве высокомолекулярных продуктов, но в большинстве случаев они являются вспомогательными, а не основными составляющими. В промышленности полимерных материалов сера (или ее соединения) применяется в основном при вулканизации каучуков, а также в производстве хлорсульфированного полиэтилена, полисульфидных синтетических каучуков (тиоколов) и катионитов Во многих странах мира широкое развитие получили исследования, направленные на создание новых конструкционных и строительных материалов (прежде всего напольных и дорожных покрытий) на основе элементной серы. В этих композициях сера играет роль полимерного связующего, поэтому такие материалы получили названия полимерсерных бетонов, серопластов и т.д.

Опытное производство изделий из серного бетона (тротуарная плитка) осуществлялось в России трестом "Спецфундаментстрой" Норильского горнометаллургического комбината. В качестве заполнителей серного бетона могут применяться (в зависимости от назначения изделий) кварцевый песок, гравий, щебень, кислотоупорная силикатная мука, молотый кокс или графитовый порошок, известковая мука, золы ТЭЦ и др.

Полимерсерный бетон обладает комплексом положительных свойств. К ним в первую очередь относятся: быстрый набор прочности, связанный только с периодом остывания серо-бетонной смеси; высокая износостойкость и прочность; стабильность в кислых агрессивных средах; низкое водопоглощение и высокая морозостойкость. Особенностью серных бетонов является возможность повторного использования бракованных конструкций путем их дробления, вторичного расплава и формования.

В отличие от этого обычные цементные или полимерные бетоны после формования изделия утрачивают вяжущие свойства и могут быть использованы в лучшем случае как заполнители (после измельчения брака). Серные бетоны применяются при изготовлении не только сборных, но и монолитных конструкций, а также при различных ремонтных работах.

В настоящее время определились два основных направления применения серы в строительстве. Первое - получение полимерсерных бетонов по асфальтовой технологии из смесей серы с минеральными заполнителями. Благодаря незначительным отличиям технологии серных бетонов от технологии асфальтобетона производство этого вида СКМ может быть налажено на существующих асфальтовых заводах. Для дорожных покрытий в Канаде применяют битумно-серные бетоны (отношение битума к сере 1:1), а для наиболее ответственных участков . серные бетоны, не содержащие битума. Такие покрытия более прочны, обладают хорошим сцеплением, имеют минимальное водопоглощение и значительно большую долговечность. Большинство этих ограничений снимаются при применении модифицированной серы. Суть модифицирования заключается в химической реакции модифицирующего агента и бирадикалов полимерной серы с образованием межцепных связей. Низкая теплопроводность серы открывает дополнительные возможности применения СКМ.

Опыт использования серы в качестве добавки или замены битума показывает, что этому способствуют три основные причины.

Первая причина заключается в возможности снижения расхода битума, цена на который в связи с энергетическим кризисом значительно увеличилась. А уменьшение содержания битума в серобитумных вяжущих за счет добавок более дешевой и имеющейся в значительных количествах серы обеспечивает снижение затрат на устройство дорожных одежд.

Вторая причина заключается в значительном истощении запасов каменных материалов, используемых при устройстве слоев дорожных одежд, которые приходится завозить из других, как правило, отдаленных районов. Применение серобитумных вяжущих материалов позволяет широко использовать в дорожном строительстве местные песчаные грунты, слабые каменные материалы, золы и шлаки, что также обеспечивает существенный экономический эффект.

Третья причина заключается в значительном улучшении свойств асфальтобетонных смесей на основе серобитумного вяжущего. К их числу относятся более высокая прочность при сжатии, что дает возможность уменьшить толщины соответствующих слоев дорожных одежд; более высокая теплоустойчивость без значительного увеличения жесткости при низких температурах, что снижает опасность образования в слоях дорожных одежд трещин в холодное (зимнее) время и пластических деформаций в жаркий (летний) период; приготовление смесей на основе серобитумного вяжущего при более низких температурах нагрева компонентов; более высокая устойчивость серобитумных материалов к динамическим нагрузкам; более высокая устойчивость к воздействию бензина, дизельного топлива и других органических растворителей, что позволяет использовать их при устройстве покрытий на стоянках автомобилей, станциях технического обслуживания.

Эффект от применения серы в дорожном строительстве:

  • Улучшение качества дорожного покрытия за счет повышения износостойкости и коррозийной стойкости при применении сероасфальтобетонных смесей.
  • Снижение стоимости дорожного покрытия за счет частичного замещения дорогостоящего битумного вяжущего более дешевой модифицированной серой.
  • Снижение влияния сезонного фактора при укладке дорожного покрытия за счет возможности проведения дорожных работ при более низких температурах, чем при использовании асфальтобетонных смесей.
  • Увеличение межремонтных сроков автомобильных дорог до 5-7 лет со значительным экономическим эффектом для дорожного строительства.
  • Широкое внедрение в практику строительства прогрессивных экологически чистых серосодержащих материалов, имеющих более высокие, по сравнению с традиционными, физико-механические свойства при меньшей или равной стоимости.

Конкурентные преимущества

Сероасфальтобетонные смеси обеспечивают снижение технологических температур производства, транспортирования, укладки и уплотнения рабочих смесей, повышение износостойкости дорожных покрытий, в том числе под воздействием шипованных шин, повышение коррозионной стойкости дорожных покрытий под действием противогололедных реагентов, используемых в процессе зимнего содержания дорожных объектов.

По своим строительно-техническим свойствам серобетон может успешно конкурировать с бетонами специального назначения, в том числе с гидротехническими, кислотостойкими бетонами. Хотя серобетон является разновидностью полимербетона, его цена в 6–10 раз меньше и сравнима с ценой обычного цементобетона. При сравнимой себестоимости производства серобетон и сероасфальтобетон обладает значительными преимуществами

Пилотный проект планируется внедрить в этом году в Самарской области. В регионе есть необходимая сырьевая и производственная база; бизнес, проявляющий инициативу к осуществлению этого проекта; научно-технический потенциал. Пока вопрос с использованием серобетона остается открытым.

В статье используются материалы из источников:

https://63.ru/text/transport/2022/03/18/70516892/

https://решение-верное.рф/serobeton-actual

https://old.asi.ru/projects/11224/