Классификация органических вяжущих веществ и применение битумных и дегтевых вяжущих веществ

Битумные и дегтевые вяжущие. Классификация. Основные свойства.

Битумные и дегтевые вяжущие вещества наряду с полимерами и органическими клеями образуют группу органических вяжущих веществ. На основе этих вяжущих производят большое количество материалов и изделий для строительства: асфальтовые бетоны и растворы, рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы, мастики, пасты, эмульсии и некоторые лаки.

Битумные материалы могут быть как природные, встречающиеся в виде отдельных скоплений или чаще пропитывающие горные породы, так и икс у ест венные, получаемые при переработке нефти. Дегтевые — искусственные материалы, получаемые в заводских условиях при сухой перегонке твердых видов топлива.

Различают следующие группы битумных и дегтевых вяжущих веществ: битумные, состоящие из нефтяных битумов или из сплавов нефтяных и природных битумов; дегтевые — каменноугольные или сланцевые или сплавы дегтевых масел с пеками; смешанного вида — гудрокамовые (продукты совместного окисления каменноугольных масел и нефтяного гудрона); дегте- и битумополимерные, содержащие нефтяные битумы или каменноугольные дегтевые вещества и полимеры. Битумные и дегтевые вяжущие имеют темно-коричневый или черный цвет, поэтому их часто называют «черными вяжущими».

Наиболее широкое применение в строительстве и производстве строительных материалов получили битумные вяжущие и особенно нефтяные битумы, которые в СССР по объему выпуска среди остальных органических вяжущих занимают первое место. Дегтевые материалы применяют ограниченно, так как большинство их служит сырьем для получения разных ценных химических продуктов. К тому же дегтевые вяжущие и материалы на их основе в условиях эксплуатации (под влиянием влаги, кислорода воздуха, солнечной радиации) сравнительно быстро «стареют», становясь хрупкими и малопрочными, обладают неприятным запахом и выделяют вредные для здоровья вещества.

Природные битумы (твердые или вязкие) образовались из нефти в верхних слоях земной коры в результате испарения летучих фракций и под влиянием окислительного процесса и полимеризации.

Природные битумы иногда встречаются в виде залежей, состоящих почти из чистого битума с небольшим количеством минеральных примесей (например, на о. Сахалин), чаще они содержатся в осадочных горных породах: песках, песчаниках, карбонатных породах (известняках, доломитах), глинистых грунтах. Такие породы называют асфальтовыми или битуминозными.

В СССР асфальтовые породы имеются на Кавказе, в Крыму, Сибири, Поволжье, на Дальнем Востоке и др. Из этих пород извлекают битум при помощи растворителей или вываркой в горячей воде. При содержании битума менее 2. 3 %, когда извлечение битума экономически нецелесообразно, асфальтовые породы размалывают и применяют в виде асфальтового порошка как компонент в асфальтовых бетонах или асфальтовых мастиках.

Природные битумы отличаются высокой атмосферостойкостыо и хорошим прилипанием к поверхности каменных материалов, но из-за дефицитности и высокой стоимости в строительстве применяют ограниченно. Их используют главным образом в химической и лакокрасочной промышленности.

Нефтяные битумы получают из нефти путем обработки остатков, образующихся при ее фракционной перегонке на нефтеперерабатывающих заводах. В зависимости от способа производства различают остаточные, окисленные и крекинговые нефтяные битумы.

Остаточные битумы получают путем глубокого отбора масел из гудронов. При нормальной температуре это твердые или полутвердые продукты относительно малой вязкости. Для повышения вязкости остаточные битумы или гудрон подвергают окислению, продувая через них воздух. При продувке под воздействием кислорода воздуха нефтяные остатки окисляются и уплотняются за счет образования высокомолекулярных компонентов, их вязкость повышается, в результате чего получаются окисленные битумы. Окисленные битумы более погодостойки, чем остаточные, и по долговечности не уступают природным битумам. Смешивая битум, полученный как остаточный продукт после обработки гудрона жидким пропаном, с масляными дистиллятами, получают смешанные (компаундированные) битумы.

Крекинговые битумы получают окислением (продувка воздухом) крекинг-остатков, образующихся при переработке мазута, с целью увеличения выхода бензина, крекинг-процессом, т.е. расщеплением углеводородов при высоких температурах и больших давлениях.

По консистенции (при температуре 18 °С) битумы могут быть твердыми, обладающими упругими, а иногда хрупкими свойствами, полутвердыми (вязкопластичны-ми) и жидкими (легкотекучими). Твердые и полутвердые битумы транспортируют в железнодорожных цистернах, оборудованных подогревательными устройствами, или в бумажной таре; жидкие битумы — в нефтяных и мазутных цистернах. Хранить битумы следует в специальных хранилищах.

В процессе сухой перегону (без доступа воздуха) каменного или бурого угля, сланца, дерева, торфа и других органических веществ с Целью получения кокса, полукокса, газа и т. п. образуются летучие вещества, которые после конденсации (сгущения) образуют вязкие жидкости, называемые соответственно каменноугольными, буроугольными, сланцевыми, торфяными, древесными, дегтями.

Наиболее широкое применение в строительстве получили каменноугольные дегти, обладающие более высокими строительными свойствами, чем другие дегти.

Различают сырые и отогнанные каменноугольные .

Сырые дегти — низко- и высокотемпературные получают при полукоксовании ц коксовании каменных углей соответственно при 500. 700 и 900. 1100 °С. Они представляют собой маслянистые жидкости темного цвета с характерным запахом, обусловленным содержанием в них фенолов и нафталина. Сырые дегти содержат значительное количество летучих веществ, а также соединений, растворимых и вымываемых водой, которые понижают их погодоустойчивость. Поэтому сырые дегти непосредственно для производства строительных материалов не применяют.

Отогнанный деготь получают из сырого при отгонке воды, всех легких масел, частично средних масел и используют его как сырье в производстве строительных материалов. При фракционной разгонке сырого дегтя сначала удаляется вода (при Ю0°С), а затем отгоняются жидкие фракции: легкце масла (до 170°С), средние (17О. 27О°С), тяжелые (270. 300°С) и антраценовые масла (300. 360°С).

Пеком называют твердый остаток от фракционной разгонки. Он представляет собой аморфное вещество черного цвета, состоящее из высокомолекулярных углеводородов и их производных и свободного углерода в виде тонкодисперсных частиц (8. 30 %).

Составленные дегти получают сплавлением пека с антраценовым маслом или отогнанным дегтем. Составленные дегти наиболее пригодны для строительных целей.

Наполненные дегти получают, вводя в составленные дегти тонкоизмельченные материалы (известняк, доломит). Это делают для повышения вязкости, погодо-и температуростойкости дегтей.

Как и у битумов, качество дегтей определяют их химическим и групповым составом.

БИТУМНЫЕ И ДЕГТЕВЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Битумные и дегтевые вяжущие

Общие сведения и классификация

Битумные и дегтевые вяжущие вещества представляют собой смесь высокомолекулярных органических соединений, получаемых из нефти, горючих сланцев, каменного угля, древесины, торфа или из битуминозных пород. Они хорошо сцепляются со щебнем, гравием, песком, бетоном, стеклом, имеют высокую водонепроницаемость, атмосферостойкость.

Природные битумы, асфальт применяют в строительстве с давних времен. В Египте и Вавилоне более 4 тысяч лет назад природный битум служил связующим при строительстве каменных сооружений, для гидроизоляции стен, каналов. С середины ХIХ столетия использовался для устройства дорожных покрытий. В настоящее время битумы и дегти применяются для приготовления битумных и дегтевых эмульсий и паст, асфальтовых и дегтевых бетонов, для изготовления кровельных, гидроизоляционных и пароизоляционных материалов, антикоррозионных лаков, для укрепления грунтов.

Битумы

Битумами называются сложные смеси углеводородов и их производных, т.е. соединения высокомолекулярных углеводородов с кислородом, азотом, серой. Они бывают природные и искусственные.Искусственные, в свою очередь, подразделяются на нефтяные, сланцевые, угольные, торфяные. В строительстве применяются в основном нефтяные битумы.

Состав.Нефтяные битумы содержат от 84 до 87 % углерода, до 15 % водорода, до 2 % кислорода, до 1,5 % серы, доли процента азота и следы металлов. Групповой их состав следующий: масла, смолы, асфальтены, карбены и карбоиды, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды, парафины.

Содержание масел составляет 35–60 % по массе. Истинная плотность их менее 1 г/см 3 . Они являются растворителями для твердых частей и определяют консистенцию битумов.

Содержание смол составляет 20–40 %. Истинная плотность их около 1 г/см 3 . Это твердые и полутвердые вещества, растворимые в бензине, бензоле. Они придают битуму эластичность, водоустойчивость.

Содержание асфальтенов составляет 4–35 %. Это твердые кристаллические вещества с истинной плотностью более 1 г/см 3 . Они повышают теплоустойчивость, вязкость и твердость битумов. Под действием солнечного света стареют, могут образовывать хрупкие вещества, что приводит к разрушению битумов.

Содержание карбенов и карбоиды составляют до 3 %. Это твердые вещества. Карбены по составу близки к асфальтенам. Они не растворимы в бензоле и растворимы в сероуглероде. Карбоиды не растворяются в известных растворителях. Карбены и карбоиды повышает вязкость и хрупкость битумов.

Асфальтогеновых кислот и их ангидридов содержится в битумах до 3 %. Они обладают поверхностно-активными свойствами. Повышают адгезию битумов к каменным материалам.

Содержание парафинов составляет 6–8 %. Они относятся к твердым метановым углеводородам. Снижают пластичность и увеличивают хрупкость битумов.

Битум представляет собой коллоидную систему, в которой раствор смол в маслах является дисперсной средой, а дисперсной фазой – асфальтены, карбены и карбоиды. На поверхности макромолекул асфальтенов адсорбированы асфальтогеновые кислоты.

Солнечная радиация, высокие температуры, кислород воздуха в процессе эксплуатации изменяют групповой состав битумов. Масла переходят в смолы, смолы в асфальтены, что влияет на структуру и свойства битумов.

Основные свойства. Основными свойствами битума являются адгезия, вязкость, растяжимость, твердость, хрупкость, старение.

Адгезия (прилипание) – прочность сцепления битума с каменными материалами. Она зависит от природы битума и минерального материала. Степень прилипания оценивают способностью битума удерживаться на поверхности минерального материала при воздействии кипящей воды.

Вязкость битума является основной характеристикой его структурно-механических свойств. Она оценивается условным показателем твердости или вязкости. С повышением температуры вязкость уменьшается, с понижением – увеличивается. При низких температурах битум приобретает свойство твердого тела.

Твердость вязких и твердых битумов определяется по глубине погружения иглы под нагрузкой 100 г в течение 5 с при температуре 25 0 С или под нагрузкой 200 г в течение 60 с при 0 0 С. Она должна быть в интервале от 5 до 300 0,1 мм.

Условная вязкостьжидких битумов характеризуется временем истечения в секундах 50 мл вяжущего при температуре 60 0 С через калибровочное отверстие диаметром 5 мм. Она должна находиться в интервале от 25 до 200 с.

Растяжимость характеризуется способностью битума вытягиваться в тонкие нити. Определяется испытанием битумных образцов при температуре 25 0 С и скорости растяжения 5 см/мин. Растяжимость вязких и твердых битумов находится в интервале от 1 до 65 см.

Температура размягчения характеризуется способностью битума переходить из вязкопластичного состояния в жидкое при определенной температуре. Определяют ее на специальном приборе «кольцо и шар». Она соответствует температуре, при которой стальной шар массой 9,5 г проходит через заполненное битумом кольцо диаметром 15,7 мм. Она должна быть в интервале от 33 до 105 0 С.

Твердость, вязкость и температура размягчения битума зависит от содержания в нем асфальтенов и смол.

Хрупкостью называется способность битума при определенной температуре переходить из упруго-пластичного в твердое или жидкое состояние. Определяют ее по температуре, при которой в изгибаемом слое битума на металлической пластинке при охлаждении с одной стороны не появятся трещины. Температура хрупкости для дорожных битумов должна быть в интервале от –20 до –6 0 С.

Старение битумов характеризуется изменением их свойств. В результате воздействия на битум кислорода воздуха, ультрафиолетовых лучей, испарения легколетучих углеводородов масла переходят в смолы, смолы в асфальтены. Накопление асфальтенов уменьшает пластичность и повышает хрупкость битумов.

Природные битумы получают из битуминозных горных пород с содержанием битума от 10 до 80 %. Битум образовался из нефти в результате удаления легких фракций и окисления более тяжелых фракций. Минеральным остовом таких пород являются песчаники, доломиты, глинистые грунты.

Извлекают природный битум из песчаника водной вываркой. Горную породу измельчают до зерен размером 6–10 мм и кипятят в воде с добавкой соляной кислоты, которую вводят для лучшего отделения битума от минеральных частиц. Всплывший в виде пены битум вычерпывают и в отстойниках отделяют от воды. При необходимости битум сгущают продувкой воздуха.

Из известняков и доломитов битум извлекают экстрагированием органическими растворителями. Измельченную горную породу смешивают с органическим растворителем. Чаще всего применяют дешевый трихлорэтан, в котором битум растворяется, а затем его извлекают выпариванием растворителя.

Применяют природный битум для изготовления лаков, клеящих мастик.

При малом содержании битума в горной породе ее экономичнее измельчать и применять в виде асфальтового порошка в асфальтобетонах, мастиках, антикоррозионных покрытиях.

Нефтяные битумыполучают из нефти. Нефть – сложная смесь углеводородов с примесью органических кислородных, сернистых и азотистых соединений. Битумы получают из остатков после отгонки из нефти летучих дистиллятов. По способу получения их разделяют на остаточные, крекинговые и окисленные.

Остаточные получают после отгонки легких фракций бензина, керосина, дизтоплива, масел. Остатком является мазут или гудрон, из которых при помощи глубокого вакуума и перегретого пара при температуре 300– 350 0 С получают битум.

Крекинговые битумы образуются в результате расщепления молекул тяжелой части нефти на более легкие углеводороды при температуре 420– 650 0 С. Крекинг-остаток применяется как жидкий битум для изготовления дорожных битумов.

Окисленные битумы получают продувкой воздуха через остаточные и крекинговые битумы при температуре 230–290 0 С. Эти битумы имеют повышенное содержание асфальтенов и более теплоустойчивы.

В зависимости от физико-механических свойств нефтяные битумы подразделяются на твердые, вязкие и жидкие.

Твердые битумыподразделяются на строительные, кровельные и изоляционные.

Строительные битумы выпускают марок БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10. Их применяют для устройства гидроизоляций, кровельных работ, иногда используют для изоляции нефте- и газопроводов.

Читайте также:  Краска серого и черного цвета для стен: фото оттенков, из чего их получают

Кровельные битумы выпускают марок БНК 40/180, БНК 45/195 и БНК 90/30. Их применяют для изготовления кровельных материалов. Битумы марок БНК 40/180 и БНК 45/195 – для пропитки кровельного картона, битум марки 90/30 – для покровных слоев. Первая цифра дроби обозначает температуру размягчения битума в 0 С, вторая – твердость (глубину проникновения иглы в 0,1 мм).

Битумы изоляционные выпускают марок БНИ–IV, БНИ–V и БНИ–IV-3 (зимний). Они характеризуются повышенной химической стойкостью, имеют хорошее сцепление с металлом, сохраняют пластичность при отрицательной температуре. Применяют для изоляции трубопроводов от грунтовой коррозии.

Вязкие битумы выпускаются следующих видов: битумы нефтяные дорожные марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300, БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200 и БН 200/300; битумы модифицированные дорожные марок БМА 50/70, БМА 70/100, БМА 100/130, БМП 100/150, БМП 150/200, БММ 130/150; битумы для верхнего слоя дорожного покрытия марок БД 200/300, БД 130/200, БД 90/130, БД 60/90, БД 40/60.

Цифры дроби указывают на глубину погружения иглы при 25 0 С в 0,1 мм.

Битумы БНД, БМА, БМП, БД являются улучшенными. Они имеют хорошее сцепление с каменными материалами, пониженную хрупкость при отрицательных температурах, стойки при воздействии климатических факторов. Вязкие битумы применяют в дорожном строительстве. Свойства твердых и вязких битумов приведены в таблице 14.1.

Таблица 14.1– Технические характеристики твердых и вязких битумов

Марка битумаГлубина проникновения иглы, 0,1 ммТемпература, 0 СРастяжимость, смЭластичность при 13 0 С, не менее
при 25 0 Спри 0 0 Сразмягчения, не нижевспышки, не нижехрупкости, не вышепри 25 0 Спри 0 0 С
Битумы нефтяные строительные (ГОСТ 6617-76)
БН 50/50 БН 70/30 БН 90/1041–60 21–40 5–20– –50–60 70–80 90–105– – –– – –– – –
Битумы нефтяные кровельные (ГОСТ 9548-74)
БНК 40/180 БНК 45/190 БНК 90/30160–210 160–220 25–35– – –37–44 40–50 80–95– – –10– – –– – –– – –
Битумы нефтяные изоляционные (ГОСТ 9812-74)
БНИ IV-3 БНИ-V БНИ-V30–50 25–40 20–4065–75 75–85 90–100– – –– – –– – –
Битумы нефтяные дорожные вязкие (ГОСТ 22245-90)
БНД 200/300 БНД 130/200 БНД 90/130 БНД 60/90 БНД 40/60 БН 200/300 БН 130/200 БН 90/130 БН 60/90201–300 131–200 91–130 61–90 40–60 201–300 131–200 91–130 60–90–20 –18 –17 –15 –12 –14 –12 –10 –6– –3,5 – – – – –– – – – – – – – –
Битумы модифицированные дорожные (СТБ 1220-2000)
БМ А50/70 БМ А70/100 БМ А100/130 БМП 100/150 БМП 150-200 БММ 130/15050–70 71–100 101–130 101–150 151–200 130–150– – – – – ––20 –20 –21 –23 –23 –23– – – – – –
Битумы нефтяные для верхнего слоя дорожного покрытия (СТБ – 1062-97)
БД 200/300 БД 130/200 БД 90/130 БД 60/90 БД 40/60201–300 131–200 91–130 61–90 40–60–20 –18 –17 –15 –123,5 –– – – – –

Жидкие битумы подразделяются на два класса: среднегустеющие (СГ), медленногустеющие (МГ) и имеют следующие марки: СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200; МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200, МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200. Число дроби указывает на условную вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60 0 С.

Свойства битумов приведены в таблице 14.2.

Таблица 14.2– Технические характеристики жидких битумов

Марка битумаУсловная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60 0 СКоличество испарившегося разжижителя, %, не болееТемпература размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя, 0 С, не нижеТемпература вспышки в открытом тигле, 0 С, не ниже
СГ 40/70 СГ 70/130 СГ 130/200 МГ 40/70 МГ 70/130 МГ 130/200 МГО 40/70 МГО 70/130 МГО 130/20040-70 71-130 131-200 40-70 71-130 131-200 40-70 71-130 131-200– – –– – –

Для изготовления жидких битумов применяют вязкие дорожные битумы с глубиной проникновения иглы не более 90 0,1 мм.

Среднегустеющие битумы получают разжижением вязких дорожных битумов жидкими нефтепродуктами. Их применяют во всех дорожно-климатических зонах для строительства капитальных и облегченных дорожных покрытий, оснований под покрытия.

Медленногустеющие битумы получают разжижением вязких дорожных битумов жидкими нефтепродуктами, битумы получают из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов, а также их смесей. В качестве медленногустеющих битумов могут применяться природные тяжелые смолистые нефти.

Жидкие битумы при обычной температуре находятся в жидкотекучем состоянии. Применяют их подогретыми до 100 0 С или холодными при 15–20 0 С для приготовления холодного асфальтобетона во II–V дорожно-климатических зонах для дорожных покрытий облегченного типа и оснований.

Сланцевые битумы получают из сланцевой смолы после отгонки легких фракций, которая образуется из горючих сланцев при нагревании их без доступа воздуха при температуре около 550 0 С. Сланцевые битумы менее теплостойки, быстрее стареют, имеют резкий запах. Их рекомендуют применять для дорожных покрытий вне населенных пунктов.

Дегти

Дегтяминазывают органические вяжущие вещества, состоящие из смеси углеводородов и их неметаллических производных кислорода, азота и серы. Их получают при нагревании твердых видов топлива без доступа воздуха. В зависимости от исходного сырья они подразделяются на каменноугольные, торфяные, сланцевые. Сланцевые дегти чаще называют битумами.

В строительстве в основном применяют каменноугольные дегти, получаемые при коксовании и газификации каменного угля. Они имеют более высокие строительные свойства по сравнению с другими видами.

Изготавливают их следующим образом.

Вначале получают сырой каменноугольный деготь. Коксовую печь загружают шихтой из обогащенных каменных углей и нагревают без доступа воздуха до 1100–1200 0 С, удаляя из угля летучие вещества. В холодильниках происходит конденсация сырой каменноугольной смолы и аммиачной воды и затем в отстойниках сырая смола частично отделяется от аммиачной воды.

В газовых печах при 1250–1300 0 С образуется сырая смола.

Сырой деготь быстро стареет, поэтому его перегоняют.

При нагревании до 100 0 С испаряется вода, при 170 0 С – легкое масло, при 270 0 С – среднее масло, при 270–300 0 С – тяжелое шпалопропиточное масло и при 360 0 С самое тяжелое антраценовое масло.

После окончания перегонки остается пек – твердое или вязкое аморфное вещество черного цвета, из которого после разжижения антраценовым маслом получают дорожные дегти. Применяют его также при изготовлении кровельных материалов и пекового лака (кузбасслака) для защиты металлических конструкций от коррозии.

Дегти обладают хорошей прилипаемостью, имеют высокую биостойкость. Погодоустойчивость низкая и они быстро стареют в связи испарения летучих веществ.

Для улучшения свойств дегтей в их состав вводят серу или серосодержащие материалы. Улучшают их качество введением молотого известняка, доломита, каменноугольной и цементной пыли.

Основной характеристикой дегтей является вязкость, по которой они подразделяются на шесть марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6. Деготь марки Д-1 применяют для укрепления грунтов и обеспыливания дорог; марок Д-2, Д-3 и Д-4 – для получения органоминеральных смесей, которые применяют при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог; Д-5 и Д-6 – для приготовления горячего дегтебетона. Каменноугольные дегти применяют также для изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов, мастик, эмульсий, в качестве антисептика для защиты древесины от гниения.

Лекция 4 Органические вяжущие вещества

Классификация органических вяжущих веществ. Характеристика основных групп. Требования к качеству

Характеристика битумных вяжущих веществ. Классификация, маркировка, состав, свойства, применение

Характеристика дегтевых вяжущих веществ. Классификация, маркировка, состав, свойства, применение

Характеристика асфальтовых и дегтевых растворов и бетонов

Согласно археологическим исследованиям, органические вяжущие начали применять в строительстве 4500—5000 лет назад: природный битум и смолу использовали в качестве вяжущих и гидроизоляционных материалов в различных сооружениях Древнего Египта и Вавилона, изоляции каналов и водостоков, фундаментов дворцов и храмов, стен и полов в амбарах и зернохранилищах (битумная обмазка способствовала длительному хранению зерна и других сельскохозяйственных продуктов). С середины 19в. с помощью битумных вяжущих стали укладывать дорожные покрытия.

В 1300г. итальянский путешественник Марко Поло впервые обнаружил залежи «жидкого асфальта» в г. Баку. В России асфальт начали применять в 40-х годах XIX в. в дорожном строительстве, затем стали изготавливать лаки, краски, гидроизоляционные материалы. В XX в. были получены искусственные или нефтяные битумы, расширился ассортимент органических вяжущих и материалов, получаемых на их основе.

Классификация органических вяжущих веществ. Характеристика основных групп. Требования к качеству

Органические вяжущие – группа природных или искусственных твёрдых, вязко-пластичных или жидких веществ, состоящих из смеси органических высокомолекулярных соединений. Они хорошо объединяются с каменными материалами и образуют прочную водостойкую плёнку. По составу, структуре, свойствам, изменению свойств в зависимости от температуры органические вяжущие достаточно близки к термопластичным полимерам и материалам на их основе. Встречаются в природе в чистом виде или получаются путём их переработки.

Сырьём для производства органических вяжущих являются продукты органического происхождения – каменный уголь, нефть, горючие сланцы, торф, древесина; физико-химическая переработка этого сырья (фракционная разгонка, сухая деструктивная перегонка и др.) даёт наряду с ценными продуктами смолообразные остатки. В результате дополнительной переработки этих остатков получают органические вещества.

В строительстве наряду с минеральными вяжущими применяют органические вяжущие — битумные и дегтевые (так называемые «черные вяжущие») и полимеры.

В зависимости от свойств, химического состава, вида сырья и технологии получения принята следующая классификация органических вяжущих веществ:

Битумные и дегтевые представляют собой сложные смеси углеводородов и их производных.

Полимеры (от греч. polymeres — многообразный, состоящий из многих частей) — вещества с высокой молекулярной массой, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся мономерных звеньев.

В зависимости от строительных свойств и консистенции органические вяжущие делят на группы:

твёрдые битумы и дёгти(пеки), обладающие при 20-25°С вязко-упругими свойствами; при 120-180°С они приобретают подвижность

вязкие битумы и дёгти, обладающие при 20-25°С вязкими и пластичными свойствами

жидкие битумы и дёгти при 20-25°С текучие, содержащие в своём составе летучие низкомолекулярные углеводороды; применяют их при температуре в диапазоне от 15 до 120°С. они способны загустевать по мере испарения летучих углеводородов, тем самым приобретают свойства вязких битумов и дёгтей

битумные эмульсии и суспензии – дисперсные системы, состоящие из диспергированного вяжущего материала (битума или дёгтя) в водной среде с добавкой эмульгатора, обеспечивающего их устойчивость. При нормальной температуре текучи.

По назначению органические вяжущие делят на:

дорожные – битумы нефтяные (вязкие и жидкие), дёгти каменноугольные, битумы сланцевые, эмульсии битумные;

Требования к качеству органических вяжущих:

легко объединяться с каменными материалами, образуя прочную водостойкую плёнку

обладать вязкостью, позволяющей в момент объединения с материалом хорошо его обволакивать, а в период работы связывать минеральные частицы в прочный монолит

быть стабильными, т.е. не изменять свойства в процессе эксплуатации в покрытиях.

Применение: в гидротехническом, дорожном (для устройства дорожных покрытий, тротуаров, полов), промышленно-гражданском строительстве в виде кровельных, гидроизоляционных материалов, асфальтовых растворов и бетонов, уплотняющих герметизирующих материалов, гидроизоляционных и дорожных мастик, битумных эмульсий, кровельно-гидроизоляционных паст, для устройства и ремонта мягких крыш, защиты от коррозии бетона, металлов и от радиоактивных излучений.

Характеристика битумных вяжущих веществ. Классификация, маркировка, состав, свойства, применение

Битумы – вяжущие вещества, сложные соединения из смеси углеводородов нафтенового, ароматического и метанового рядов и их сернистых, кислородных и азотистых производных, полностью растворимых в сероуглероде. Химический состав битумов сложен, они содержат около 200 различных органических веществ.

Различают битумы 3-х видов:

Природные битумы – органическое вещество, почти без запаха, пластичное в нагретом состоянии, представленное в виде вязкой жидкости или твердообразного вещества темно-коричневого или черного цвета, которые в чистом виде встречаются сравнительно редко, образуя озёра; часто пропитывают асфальтовые (или битумные) горные породы – асфальтовые известняки, песчаники, пески и доломиты. Из асфальтовых пород природные битумы получают экстрагированием с помощью различных растворителей (но это дорогостоящий способ, поэтому он не получил достаточного распространения) или вывариванием в горячей воде.

Природный битум образовался в верхних слоях земной коры из нефти в результате медленного удаления из нее легких и средних фракций, а также в результате естественного процесса окислительной полимеризации нефти. Осадочные горные породы, пропитанные природным битумом, называют асфальтовыми.

Отличительные особенности природного битума от искусственного:

замедленные темпы старения.

Применение – в связи с дефицитностью и высокой стоимостью применяют в основном для производства битумных лаков.

Нефтяные битумы – продукты переработки нефти и ее смолистых остатков – по стоимости почти в шесть раз ниже природных. Нефть – жидкое горючее ископаемое в виде маслянистой тёмно-бурой жидкости с присущим ей запахом керосина; представляет собой сложную смесь большого числа углеводородов различных классов, а также их соединений с кислородом, серой, азотом.

Читайте также:  Какие бывают малярные краски: виды масляных, водоэмульсионных и декоративных красок для малярных работ

В зависимости от вязкости нефтяные битумы делят на:

В зависимости от скорости формирования структуры жидкие битумы

делятся на три класса:

Жидкие битумы применяют в качестве вяжущего в подогретом до 60-100 о С состоянии – при строительстве дорог (для обработки гравийных и щебеночных смесей, изготовления асфальтовых материалов).

В зависимости от способа переработки нефтяные битумы делят на:

Остаточные битумы (гудрон) образуются после отгонки из нефти бензина, керосина и глубокого отбора части масел; при нормальной температуре являются твердыми веществами. Гудрон – остаток после отгонки из мазута масляных фракций; он является основным сырьем для получения нефтяных битумов.

Окисленные битумы (полутвердое состояние) получают в кубах (конверторах) непрерывного или периодического действия путем продувки воздуха через нефтяные остатки, которые при этом окисляются и уплотняются под действием кислорода.

Крекинговые битумы получают при крекинге (разложении при высокой температуре) нефти и нефтяных масел (жидкие битумы).

Компаундированные битумы получают смешиванием нефтяных продуктов различной вязкости. Компаундирование – это вторичный процесс их переработки. Ведь битум или смолистый остаток, полученный перегонкой, окислением, экстракцией или деасфальтизацией, не всегда удовлетворяет требованиям по всем показателям, предъявляемым к дорожным битумам. Поэтому путём смешения битума с другими смолистыми остатками соответствующего состава можно значительно улучшить его свойства и довести до требуемых характеристик.

Битумы деасфальтизации получают осаждением асфальтосмолистой части гудронов пропаном и другими растворителями.

В строительстве чаще используют остаточные и окисленные битумы. Нефтяные битумы в нагретом состоянии разливают в тару и после остывания отправляют по назначению. Сланцевые битумы – битумы, образующиеся при переработке продуктов перегонки битуминозных (горючих) сланцев без доступа воздуха.

Термин «сланцевые битумы» не совсем точен. По свойствам и химическому составу они приближаются к битумным материалам, а по способу лучения – к дегтям. Область применения сланцевых битумов в основном та же, что и нефтяных.

Строительные нефтяные битумы выпускают трех марок: битум нефтяной БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10 (числитель – температура размягчения °С, знаменатель – среднее значение глубины проникания иглы). Применяются для изготовления асфальтовых бетонов и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, покрытия и восстановления рулонных кровель.

Нефтяные кровельные битумы, применяемые для производства кро-вельных и гидроизоляционных материалов, вырабатывают трех марок: битум нефтяной кровельный БНК-45/180– пропиточный битум, БНК-90141 и БНК-90/30– покровные битумы (числитель – среднее значение температуры размягчения °С, знаменатель – среднее значение глубины проникания иглы).

Нефтяные дорожные битумы, применяемые в качестве вяжущего при строительстве дорожных и аэродромных покрытий, выпускают пяти марок: битум нефтяной дорожный БНд-200/300, БНд-130/200, БНд-90/130, БНд-60/90, БНд-40160. Цифры показывают допускаемые пределы отклонения глубины проникания иглы при 25°С.

твердые нефтяные битумы применяют в производстве рулонных кровельных материалов, битумных мастик;

полутвердые – для изготовления гидроизоляционных материалов, битумных обмазок, асфальтовых растворов и бетонов и других материалов;

жидкие – преимущественно для дорожного строительства.

В групповой состав битумов входят:

Масла – вязкие жидкости светло-желтого цвета с плотностью не ниже 1000 кг/м 3 , состоящие из углеводородов (85-88%) с молекулярной массой 100-500, водорода (10-14%), серы(до 4%) и незначительно кислорода и азота. Придают вяжущему подвижность, текучесть, увеличивают испаряемость и снижают температуру размягчения; · смолы (кислые и нейтральные) – вязкопластичные высокомолекулярные аморфные вещества темно коричневого цвета с плотностью около 1000 кг/м 3 и молекулярной массой 600-2000, от содержания которых зависят степень пластичности, растяжимости битумов и вяжущие свойства.

По химическому составу они в основном относятся к гетероциклическим ароматическим высокомолекулярным соединениям, в состав которых входят углерод (80-87%), водород (10-18%), кислород (1-10%) и сера (1-1,5 %):

асфальтены – твердые хрупкие неплавкие вещества кристалического строения с плотностью более1000 кг/м 3 и молекулярной массой 1000-5000, содержание которых определяет теплоустойчивость, вязкость и хрупкость вяжущих материалов. По химическому составу представляют собой смесь насыщенных гетероциклических соединений, содержащих углерод, водород, кислород и серу;

карбены и карбоиды – твердые углеродистые вещества, образующиеся при высоких температурах; их содержание повышает вязкость и хрупкость битума. В битумах встречаются редко. По составу схожи асфальтенами, но содержат больше углерода, имеют большую плотность и более тёмный цвет. Карбоиды – твёрдые вещества типа сажи;

асфальтогеновые кислоты и их ангидриды – смолообразные вещества коричнево-серого цвета с плотностью более1000 кг/м 3 , способствующие более интенсивной адгезии битумов к каменным материалам, особенно к карбонатным породам;

примесь в битуме кристаллического парафина (твёрдого метанового углеводорода) понижает его качество, в частности повышает хрупкость при пониженных температурах. Нефти в основном высокопарафинистые, поэтому при производстве битумов необходимо, чтобы содержание парафина в них не превышало 5%. Повышение содержания парафина ухудшает дорожно-строительные свойства битумов: снижает растяжимость и повышает температуру затвердевания битума (см. табл.4. 1)

Основы строительного дела

Глава V

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. СТЕКЛО

§ 12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Органическими вяжущими называются сложные смеси органических соединений, главным образом углеводородов и их производных, способных полностью или частично растворяться в сероуглероде, хлороформе, бензоле и некоторых других органических растворителях. В состав органических вяжущих входят битумы и дегти, которые по цвету называются также « черными вяжущими » .

Битумы в природе встречаются в свободном состоянии в виде густых жидкостей (нефтяные битумы) или твердого вещества, связанного с песчаниками, доломитами, известняками, которые они пропитывают (битумные песчаники, битумные известняки, битумные доломиты). Из горных пород чистый природный битум извлекается или используется в размолотом виде как асфальтовый холодный порошок.

Нефтяные битумы получаются в результате обработки нефтепродуктов, при перегонке мазута, при крекинг-процессе нефти, мазута, гудрона.

Дегти — жидкие продукты разложения (сухой перегонки) топлива (каменного или бурого угля, древесины, торфа и ) при высокой температуре без доступа воздуха. При разгонке дегтей получаются дегтевые масла (отгоны) и твердый остаток — пек.

Органические вяжущие являются наиболее ценными для строительства и производства строительных материалов потому, что они обладают такими свойствами, как водонепроницаемость, кислотостойкость, щелочестойкость, стойкость в среде агрессивных жидкостей и газов, хорошей сцепляемостью (прилипанием) с деревом, камнями, металлами; кроме того, они пластичны при положительных температурах, плавятся при средних температурах и при остывании быстро становятся вязкими.

Органические вяжущие находят применение при изготовлении асфальтовых и дегтевых растворов и бетонов, которые используются на покрытие дорог, тротуаров, полов и гидроизоляцию; битумных и дегтевых кровельных и гидроизоляционных материалов, клеящих и красочных составов, для приклеивания рулонных кровельных и гидроизоляционных покрытий и покрытий против коррозии металлических изделий.

Нефтяные битумы по способу производства разделяются на остаточные, окисленные и крекинговые.

Остаточные битумы представляют черные твердые вещества и получаются в атмосферно-вакуумных трубчатых печах непрерывного действия из нефти после отгона из нее бензина, керосина и части масел.

Окисленные битумы получаются после продувки воздухом нефтяных остатков, которые под действием кислорода окисляются и уплотняются.

Крекинговые битумы представляют остатки, полученные при крекинге нефти и нефтяных масел.

Транспортируется битум в специальных цистернах, обогреваемых паром, а твердый битум — в вагонах навалом или в бумажной таре.

Нефтяные битумы различаются по маркам; в основу деления битума на марки принята глубина проникания (пенетрация) в битум иглы прибора — пенетрометра под давлением груза в 100 г за 5 секунд при температуре 25°. Всего принято шесть марок от 0 до 5. Игла должна погрузиться в битум БН-0 не менее чем на 200 мм, а в битум БН-5 от 5 до 20 мм.

Природный битум встречается сравнительно редко. Из битумных пород он извлекается водной вываркой в котлах или растворением в органических растворителях.

Битумные породы в шаровых мельницах размалываются также в асфальтовый порошок, который применяется для получения асфальтовой мастики. Природные битумы по качеству лучше нефтяных, но они значительно дороже их, поэтому и реже применяются.

Дегти и пеки получаются в процессе газификации и коксования каменного угля.

Сырой деготь для получения строительных материалов не применяется, так как он не стоек. Из сырого дегтя отгоняются вода и масла, после чего получается твердое вещество черного цвета, называемое пеком.

Производное каменноугольного дегтя — антраценовое масло представляет собой жидкую зеленовато-желтую массу с характерным острым запахом. Применяется в строительном деле в качестве масляных антисептиков.

Каменноугольный деготь, антраценовое масло и пек применяются для получения дегтебетонов, кровельных материалов (толь и толь-кожа) и дегтевых мастик.

Каменноугольный пек выпускается трех марок. В зависимости от соотношения пека, дегтя и антраценового масла в смеси можно получать составы различной вязкости и различной температуры размягчения.

Классификация органических вяжущих веществ и применение битумных и дегтевых вяжущих веществ

Классификация битумные и дегтевые вяжущие вещества

Назначение и классификация органических вяжущих веществ

В дорожном строительстве, а также для кровельных и гидроизоляционных работ и органические вяжущие вещества (битумные и дегтевые).
Органические вяжущие вещества разделяются на две основные группы: битумные и дегтевые. Битумные материалы бывают природные и полученные при переработке нефти (нефтяные) или горючих сланцев (сланцевые). Дегтевые вяжущие вещества получают из отходов при перегонке каменного и бурого углей, торфа и древесины.

Это органические вяжущие вещества обычно черного или – мнобурого цвета, поэтому их называют «черными вяжущими.
При нормальной температуре (20°) они представляют собой твердые тела или вязкие жидкости (например, жидкий дорожный битум, дегти). Все эти материалы отличаются гидрофобностью и вяжущей способностью; они полностью или почти целиком растворяются в сероуглероде и других органических растворителях (хлороформ, четыреххлористый углерод, треххлористый этилен, бензол).

К битумным материалам относятся:

Природные битумы твердые вещества или вязкие жидкости, состоящие из смеси углеводородов и их неметаллических производных. Они встречаются в природе в чистом виде редко, чаще они пропитывают осадочные горные породы (асфальтовые породы).

Асфальтовые породы различные горные породы, например, известняки, доломиты, песчаники, пески и глины, пропитанные битумом; из них извлекают битум или же применяют их в молотом виде (асфальтовый порошок).

Асфальтиты породы, состоящие из твердого природного битума и и другого органического вещества, не растворимого в сероуглероде; асфальтиты растворяются при нагревании в тяжелых минеральных маслах; их иногда добавляют к битумам.

Продукты переработки нефти и битуминозных сланцев:

Гудрон—остаток после отгонки из мазута масляных фракций.

Нефтяные битумы. При нормальной температуре они бывают твердые или жидкие. Различают битумы остаточные, образующиеся при паровой или вакуумной перегонке нефти и нефтепродуктов; крекинговые, остающиеся в результате крекинг-процесса переработки нефти и нефтепродуктов; продуты (окисленные), получающиеся при продувке гудрона и остаточных или крекинговых битумов воздухом. В строительстве нефтяные битумы применяются чаще других органических вяжущих.

Сланцевые битумы. Их получают из отходов при переработке битуминозных сланцев.
К дегтевым относятся материалы, получающиеся в виде остатка при сухой перегонке других видов топлива (каменного или бурового угля, торфа, древесины), в том числе:

  • деготь — вязкая жидкость;
  • масла — маслянистые отгоны, получаемые при перегонке дегтя;
  • пек — твердое вещество, остающееся после отгонки из дегтя почти всех масляных фракций.

Необходимо уточнять названия: пек каменноугольный, битум нефтяной и т. п., чтобы знать происхождение этих материалов.

Органические вяжущие вещества представляют собой сложные смеси высокомолекулярных органических соединений, а именно, углеводородов и их производных; в их состав входят С, Н и О

Важнейшие физические свойства органических вяжущих веществ следующие:

  1. легкость — уд. вес от 0,80 до 1,30; у нефтяных битумов уд. вес около 1, у каменноугольных дегтей больше 1;
  2. способность твердых битумов и пеков размягчаться при определенной температуре (в пределах от 25 до 130°);
  3. вязкость — она определяет подвижность, способность битумов и дегтей стекать по наклонной плоскости кровли при различной температуре;
  4. устойчивость при нагревании, например до 160°, определяемая по изменению свойств органического вяжущего и потере веса при удалении летучих частей; при низких температурах свойства органического вяжущего могут ухудшиться, часто повышается его хрупкость,
  5. пластичность, характеризуемая растяжимостью;
  6. твердость, которую определяют по степени проникания в материя иглы под нагрузкой;
  7. прочность (при растяжении и сжатии);
  8. гидрофобность;
  9. водонепроницаемость в силу этого пленки или порошки из многих органических вяжущих веществ, часто в сочетании с другими материалами, используют для гидроизоляции;
  10. химическая стойкость по отношению к действию кислот и щелочей (характерна не для всех органических вяжущих ее необходимо проверять в каждом конкретном случае);
  11. как правило, высокие электроизолирующие свойства.

Области применения органических вяжущих

Органические вяжущие вещества широко применяют в дорожном строительстве, в гидротехническом строительстве (при гидроизоляционных работах), для покрытия полов, тротуаров плоских крыш, для производства кровельных и гидроизоляции материалов.
В дорожном строительстве эти материалы используются для устройства усовершенствованных, так называемых «черных» гудронированных) шоссе и асфальтобетонных покрытий дорог. Применяют их в горячем или холодном состоянии. В первом случае расплавленные битумы смешивают с горячими сухими заполнителями в специальных мешалках. При остывании масса затвердевает; по быстроте твердения эти материалы значительно превосходят обычный бетон. Во втором случае берут жидкий битум и смешивают его с.заполнителями; затвердевание происходит постепенно, по мере испарения летучих фракций и окисления битума.

Читайте также:  Выбор кирпича: как правильно выбрать кирпич для строительства дома

Для устройства асфальтовых тротуаров, покрытий заводских дворов и проездов полов промышленных зданий, складов и т.п., покрытий балконов и плоских крыш используется асфальтовый раствор (с песком) или асфальтобетон с мелким щебнем или гравием. Кроме монолитных покрытий для дворов, полов и тротуаров можно применять асфальтовые плитки (в том числе из цветного асфальта) и камни, изготовляемых на заводах.

Использование битумных и дегтевых материалов

Битумные и дегтевые материалы широко используют для производства кровельных и гидроизоляционных материалов и приклеивающих мастик.
Второстепенные области применения этих материалов асфальтовая мастика для укладки паркета и плиток, кислотоупорным составы (из битума с кислотоупорным минеральным заполнителем), лаки для покрытия металлов (в частности, асфальтировки чугунных труб) и дерева.

Реферат: Битумные и дегтевые вяжущие вещества

Характеристика вяжущих веществ

Органические вяжущие вещества подразделяются на битумные и дегтевые. Битумные вяжущие вещества представляют собой сложные смеси углеводородов. К битумным вяжущим относятся природные нефтяные битумные и асфальтовые породы. Дегтевые вяжущие вещества — это сырые дегти, дегтевые масла и пеки.

Кроме того, на их основе применяются следующие органические вяжущие: дегте-битумные и битумно-дегтевыё, состоящие из смесей каменноугольных дегтевых веществ или сланцевых дегтей с нефтяными битумами; гудрокамовые, состоящие из продуктов совместного окисления каменноугольных масел и нефтяного гудрона; дегте-битумно-полимерные, состоящие из нефтяных битумов или каменноугольных дегтевых веществ и полимеров (включая каучук). Из этих вяжущих изготовляют кровельные и пароизоляционные материалы, кровельные мастики, грунтовки, эмульсии и пасты.

Битумы (ГОСТ 9548—60). Битум может быть как твердым телом, так и густой жидкостью черного цвета с коричневым оттенком. По физическому состоянию (при температуре 18° С) битумы подразделяются на твердые, полутвердые и жидкие.

К положительным качествам битумов Относится их водонепроницаемость, устойчивость в атмосферных условиях, способность прочно сцепляться с деревом, камнем и металлами, быстро наращивать вязкость при остывании, пластичность при положительных температурах. Недостатком битумов является их хрупкость при низких температурах и отсутствие антисептических свойств.

По назначению битумы делятся на дорожные, строительные и кровельные.

В зависимости от исходного сырья битумы бывают природные и нефтяные.

П р и р о д н ы е битумы добывают из асфальтовых пород различными способами: получают из дробленой черной породы при помощи растворителей или выпаривают в воде.

Нефтяные битумы получают как остаток при перегонке нефти.

По способу переработки эти битумы подразделяются на остаточные гудроны, окисленные, крекинговые и экстрактные. По физико-механическим показателям твердые и полутвердые нефтяные битумы должны удовлетворять требованиям, приведенным в табл.

Нефтяные битумы (ГОСТ 781—68) БН-1, БН-И при нормальной температуре ( + 18° С) мягкие и пластичные; их используют, при; строительстве дорог. Битумы БН-11-V, БН-III и БН-III-V средние по твердости. Применяют их в производстве рулонных кровельных материалов для пропитки картона, а также для приготовления битумных сплавов (мастик) с заданной температурой размягчения.

Битумы БН-IVи БН-Y относятся к наиболее твердым; их используют для приготовления сплавов ив производстве рулонных материалов для покровного слоя. Битум БНК-2 применяется в производстве кровельных рулонных материалов для пропитки, а битум БНК-5 — для образования наружного покровного слоя.

Дегти (ГОСТ 4641—49) подразделяются по исходному сырью — на каменноугольные, буроугольные, торфяные, древесные и сланцевые; по способу переработки—на коксовые и газовые.

Коксовые дегти получают в результате коксования исходного сырья. В зависимости от температуры коксования дегти бывают высокотемпературные, получаемые в результате коксования при температуре 900—-1200° С, и низкотемпературное, получаемые в результате полукоксования исходного сырья при температуре 450—600° С.

Газовые дегти получают при газификации топлива в производстве светильного газа.

В строительстве и в производстве кровельных и пароизоляционных материалов в основном применяют каменноугольные и сланцевые дегти.

Каменноугольные высокотемпературные дегти подразделяются на сырые, (каменноугольные смолы), отогнанные и составленные.

Каменноугольный деготь (или, как называют, сырой деготь) принадлежит к побочным продуктам при производстве кокса. Деготь представляет собой черную или темно-коричневую маслянистую жидкость, которая значительно тяжелее воды. Деготь имеет резкий запах карболки.

Сырой деготь для кровельных работ непригоден. Чтобы улучшить качество сырого дегтя, его очищают, т. е. удаляют из него все легкие вещества и отгоняют воду. Обработанный таким образом деготь: называется отогнанным. Его применяют для окрасочных и наклеечных работ, а также, как составной элемент для приготовления дегтевых мастик.

Дегти составленные получают: при сплавлении пеков с дегтевыми маслами или обезвоженными сырыми дегтями.

Основным механическим свойством дегтя является вязкость, которая быстро падает при повышении, температуры. Пониженная теплоустойчивость дегтя выражена более резко, чем у битума,

Другими характерными свойствами дегтя являются повышенная способность к прилипанию и неустойчивость к процессу старения. Вязкость дегтя обусловлена чисто химическим его строением, а повышенная способность к прилипанию и неустойчивость к процессу старения—содержанием летучих составляющих. Старение’ связано с изменением химического состава, с потерей пластичности при пониженных температурах, появлением хрупкости

Дегтевые продукты менее чем битумы, стойки к солнечной радиации и более гнилостойки.

Каменноугольные дегти : в зависимости от вязкости и других показателей делятся на восемь марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6, Д-7 и Д-8. Из них в кровельных материалах используют лишь дегти трех марок: Д-6, Д-7 и Д-8.

Пеки. Каменноугольный пек (ГОСТ 1038—65) представляет собой, остаточный продукт после отгонки из сырого дегтя всех испаряющихся веществ и масел. Пек —твердое вещество, черного цвета с плотностью 1,25—1,28. Для приготовления мастик промышленность выпускает пек двух марок: мягкий пек с температурой размягчения 55—65° С и средний пек с температурой размягчения 77—90° С. Твердость пека зависит От содержания в нем антраценового масла

Пек (точнее пековая пыль) и пары сырого дегтя оказывают вредное действие на слизистую оболочку и кожу рабочих, а при продолжительном действии могут вызвать серьезные заболевания. Поэтому при работе с пеком необходимо снизить пылеобразование, опрыскивая его водой. Работать с пеком нужно в рукавицах и респираторах.

В производстве кровельных работ часто пользуются составленными вяжущими веществами, например из сплава среднего пека с малоиспаряющимся антраценовым маслом, из смеси сырого каменноугольного дегтя с пеком.

Каменноугольная смола (ГОСТ 4492—69). Этот продукт получают в процессе коксования угля. Из смолы получают каменноугольные масла. Плотность смолы при температуре 20 °С 1,15—1,2; содержание влаги не более 4%.

Приемка, транспортирование и хранение вяжущих веществ. На таре или упаковке, материала должно быть обозначено: название завода-изготовителя, наименование материала и его марка. На каждую партию материалов изготовитель обязан выслать в адрес потребителя паспорт с указанием: завода-изготовителя и его адреса; названия материала и его марки; номера и даты выдачи паспорта; номера партии и ее массы; даты отправки партии.

Материалы при перевозке защищают от повреждений и атмосферных воздействий, хранят в закрытых складах или под навесом в рассортированном виде.

Полутвердые битумы (дорожные и кровельный БНК-2), каменноугольные дегти (кроме Д-1), сланцевые и жидкий пек транспортируют в бункерных полувагонах, автоцистернах, в бочках (деревянных и стальных) и контейнерах. Материалы, доставленные в таре, хранят под навесом, а поступающие в транспортных емкостях — в закрытых хранилищах.

Битумы строительные и кровельный БНК-5 упаковывают в бочки, барабаны, бумажные мешки. Битумы, выпускаемые без упаковки, транспортируют в вагонах, на платформах и автотранспортом. Материалы, доставленные на склад в таре или навалом, хранят под навесом.

Определение основных свойств вяжущих веществ

Основными характеристиками битумных и дегтевых вяжущих веществ являются температура размягчения, твердость и растяжимость.

Температуру размягчения определяют на приборе «кольцо и шар» (2, а, б, в). Для этого образец испытываемого вяжущего расплавляют, обезвоживают, процеживают через проволочную сетку с ячейками 0,5X0,5 мм. Затем полученной жидкостью заливают два кольца 1 и 8 прибора «кольцо и шар».

Кольца при заливке устанавливают в горизонтальное положение на куске гладкого стекла, поверхность которого покрывают тонким слоем талька, смешанного с глицерином

Битум заливают так, чтобы он возвышался над кольцами на 1,5—2 мм. После этого кольца охлаждают при температуре 20±5° С в течение 30 мин, а затем излишки сплава срезают острым горячим ножом заподлицо с краями колец.

В таком виде кольца вставляют в гнезда средней полки 2 и штатив 4 устанавливают в сосуд 6. При этом учитывают следующее. Если предполагаемая температура размягчения битума или пека ниже 80° С, то штатив с кольцами в течение 15 мин выдерживают в сосуде, залитом свежей кипяченой водой с температурой 5° С. Если предполагаемая температура размягчения испытываемого образца выше 80° С, то штатив с кольцами выдерживают в сосуде, залитом глицерином с температурой 32° С*

Через 15 мин штатив с кольцами извлекают из сосуда и в отверстие в полке вставляют термометр 5 так, чтобы он своим нижним концом оказался на уровне колец. В центре каждого залитого кольца укладывают по одному стальному шарику 3 (массой 3,5 г).

После такой подготовки штатив с кольцами и шариками снова вводят в сосуд с водой или глицерином. Сосуд ставят на плитку чтобы плоскость колец при нагревании сохранялась в горизонтальном положении на весь период нагревания.

Нагрев проводят так, чтобы температура жидкости в сосуде после первых трех минут повышалась со скоростью 5±0,5°С в мин.

Для определения твердости вяжущего, кроме пенетрометра, нужна металлическая чашка 19 для вяжущего и игла 18. Чашка должна быть цилиндрической формы диаметром 55 и высотой 35 мм с допусками ±1 мм. Иглу берут круглого сечения диаметром 1,1 ММ-±0,01′ мм и длиной 50,8±.0,1. мм. Один конец иглы должен иметь конусность на длину 6,35, .мм с, углом заточки в пределах %О0—;; —9°40′. Игла должна быть закалена и отполирована, а острие конуса иглы затуплено до диаметра,0,15 мм с допуском ±0,01 мм.

При определении глубины проникания первоначально вяжущее в металлическом сосуде расплавляют и обезвоживают. Далее, процедив через сетку, его размешивают до исчезновения пузырьков “воздуха. Расплавленное вяжущее заливают в чашку 19 так, чтобы она заполнилась на 30 лш, затем чашку с вяжущим до испытания помещают в водяную, ванну с температурой 20° С и оставляют в ней на 1 ч. После этого чашку извлекают из ванны, опускают в сосуд 20 (кристаллизатор) и. заливают его водой с температурой 25° С с таким расчетом, чтобы уровень воды оказался выше уровня битума не, менее чем на 10 мм. В таком виде, сосуд устанавливают на столике 21 штатива//.,

Острый конец иглы подводят к поверхности битума, опускают, контактную рейку 12 до верхнего торца иглодержателя /5 и нуль вращающегося циферблата 14 совмещают со стрелкой 13. Затем одновременно пускают секундомер и нажимают стопорную кнопку 16, предоставляя игле возможность свободно опускаться в испытуемый образец в течение 5 сек, По положению стрелки отсчитывают расстояние, пройденное иглой за 5 сек.

Для удаления прилипшего к игле вяжущего ее после каждого погружения протирают тряпочкой, смоченной в бензоле.

Определение глубины проникания повторяют три раза в разных местах поверхности вяжущего, отстоящих один от другого и от борта чашки не менее чем на 10 мм; окончательную величину глубины проникания иглы получают делением суммы всех показаний на три

Растяжимость вяжущего: Определяют при помощи дуктилометра (3). При этом испытании образец вяжущего, приготовленный, в виде восьмерки, растягивают и измеряют длину нити в момент, ее разрыва. Испытание выполняют при температуре 25° С и скорости-растягивания 50 мм в минуту.

Вяжущее подготовляют так же, как и в предыдущих случаях при определении температуры размягчения и глубины проникания. Его заливают в формы 2 и 7 от одного конца формы, к другому до тех,, пор, пока вяжущее не переполнит форму на 1,5—2 мм выше края. Предварительно, формы укладывают на гладкое стекло. Формы с вяжущим # охлаждают при температуре 18—20° С в течение Ш мин. После этого излишек вяжущего срезают острым горячим ножом.

Образцы вяжущего в формах, не снимая со стекол, помещают на 9Q мин в водяную, баню или дуктилометр при температуре воды 25±0,59С так, чтобы она покрывала вяжущее не менее чем1на 25 мм. Затем образцы в формах снимают со стекла и помещают в сосуд / дуктилометра, закрепляя их кольцами на штифтах салазок 9. После закрепления боковые части формы, 7 удаляют., При этом вода должна покрывать; все образцы, помещенные, в сосуд, не менее чем на 25 мм. Температура воды в сосуде на весь период измерения должна быть равна 25°±0,5° С.

Укрепленные образцы вяжущего 12 растягивают с помощью электродвигателя 5 таким образом, чтобы салазки, 9 продвигались со скоростью 50 мм в минуту.. Длина нити образца вяжущего 12, замеченная по линейке 10 в момент разрыва, принимается за искомую растяжимость1 вяжущего.

Для каждого вяжущего растяжимость определяют трижды и подсчитывают среднее значение.

Добавить комментарий
Название: Битумные и дегтевые вяжущие вещества
Раздел: Рефераты по строительству
Тип: реферат Добавлен 06:04:52 17 июля 2011 Похожие работы
Просмотров: 226 Комментариев: 14 Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать