2020-01-14
194
На их основе
Органические вяжущие вещества составляют большую группу строительных материалов, являющихся смесью высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных. К основным разновидностям этой группы материалов относятся битумы и дегти.
Битумы природные находятся в виде озерных скоплений или пропитывают горные породы. Их выработка ведется в основном для химической промышленности; на строительство они поступают в переработанном виде, т. е. в виде лаков, эмалей, мастик и других продуктов. Битумы нефтяные получают на нефтеперегонных заводах главным образом из продуктов (гудронов), остающихся после извлечения из нефти горючих и смазочных веществ. Эти битумы получили наибольшее применение в строительстве в горячем или холодном состоянии или в виде битумных эмульсий, паст и растворов.
Дегти изготовляют конденсацией летучих продуктов, выделяющихся при сухой, без доступа воздуха, перегонке твердых топлив и некоторых других органических веществ. Сухая перегонка осуществляется с целью получения кокса (например, из каменного угля), Полукокса, угля и газа. В зависимости от сырья дегти делятся на каменноугольные (коксовые или газовые), буроугольные, сланцевые, торфяные, древесные (хвойные или лиственные), нефтяные, Для строительных целей используют преимущественно каменноугольные дегти.
Свойства битумов и дегтей зависят от их состава, который, в свою очередь, обусловлен характером использования сырья и технологическим процессом производства.
При оценке качества битумов и дегтей более важно знать так называемый групповой, или пофракционный состав, чем элементарный химический состав. Поэтому студенту рекомендуется рассмотреть характерные признаки основных групповых компонентов битума - масел, смол, асфальтенов и асфальтогеновых кислот и основных фракций дегтя — легких, средних, тяжелых и антраценовых масел и пека. Каждая группа, или фракция, представляет собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных с серой, азотом или кислородом в молекуле. Они отличаются своими свойствами, в том числе разной способностью растворяться в растворителях или разной температурой кипения. На этих отличительных особенностях и основывается их выделение из органических вяжущих веществ. Извлечение индивидуальных углеводородов из дегтей сопряжено с очень большой трудностью, для технологических целей оно обычно не проводится.
Групповые компоненты битума образуют сложную дисперсную систему, средой в которой является молекулярный раствор смол или их части в маслах, а дисперсной фазой — асфальтены. В пограничной зоне адсорбированы асфальтогеновые кислоты. Фазовый состав, т. е. соотношение жидкой среды (масел, смол) и твердой фазы (асфальтенов), предопределяет структуру битума и влияет на его механические, физические и химические свойства. Студенту необходимо изучить общие свойства битумов, особенно вязкость, пластичность, теплостойкость, а также ознакомиться с маркировкой нефтяных битумов по ГОСТам.
Групповые (фракционные) компоненты дегтя образуют сложную дисперсную систему, средой в которой являются масла, а дисперсной фазой — свободный углерод и твердые смолы. Следовательно, если битумы по своей структуре являются коллоидными растворами (золь или гель), то дегти ближе к дисперсным системам типа суспензии, поэтому вязкость дегтя сильно зависит от концентрации твердой фазы, а также тепловых факторов. В дегтях определяют содержание свободного углерода и вредных примесей (некоторых фенолов, нафталинов).
Следует отметить, что в битумах и дегтях содержатся в небольшом количестве поверхностно-активные вещества. Их количество невелико, но роль в повышении сцепления органических вяжущих материалов с минеральными (каменными) огромна. В битумах в основном содержатся анион активные вещества, в дегтях же — не только анион активные, но и в большом количестве катион активные соединения. В отличие от битумов деготь обладает способностью образовывать прочное сцепление с поверхностью кислых горных Пород, что объясняется присутствием катион активных компонентов.
Студентам необходимо разобраться в технологических схемах производства битумов и дегтей, выяснив принципиальное различие между технологией получения остаточных и окисленных нефтяных битумов, отогнанных и составленных каменноугольных дегтей.
Кроме вязких и твердых битумов промышленностью выпускаются жидкие битумы, чаще всего получаемые путем растворения вязких битумов В лигроинокеросиновых растворителях или мазутах. Жидкие или разжиженные битумы при строи тельных работах можно либо не подогревать вообще, либо подогревать незначительно вязкие же битумы всегда перед употреблением разогреваются до рабочих температур (150…165°С).
В холодном состоянии применяются битумные эмульсии. Студент должен иметь общее представление об этих эмульсиях. Здесь важно подчеркнуть, что в битумных эмульсиях средой служит вода, а дисперсной фазой - вязкий битум, приведенный в тонко раздробленное состояние. Устойчивость дисперсии битума в воде достигается с помощью эмульгаторов – поверхностно - активных веществ, адсорбированных на частицах вязкого битума в водной среде. Эмульгаторами обычно служат мыла. Определение состава эмульсии, выбор битума и эмульгатора производят опытным путем.
Битумы и дегти применяют в качестве вяжущих веществ при производстве асфальтовых бетонов (асфальтобетонов) и растворов. Разновидность асфальтобетонов с применением дегтя в качестве вяжущего принято называть дегтебетоном. Студенту необходимо законспектировать общие понятия об этих материалах, выяснить разновидности применяемых материалов для изготовления асфальтобетона, способы их подготовки, технологические схемы их объединения. При изучении свойств асфальтобетона, применяемого для дорожных и гидротехнических сооружений, необходимо остановиться более подробно.
По аналогии изучается раздел - общие сведения о дегтебетоне.
Поверхностно – активные вещества, добавляемые в небольших количествах к минеральным материалам и в битум, позволяют снижать рабочую температуру в смесителях, переходить на теплые асфальтовые бетоны, использовать не полностью просохшие минеральные материалы.
Каждый студент должен иметь общие представления о современной общей теории асфальтобетона. Главными частями этой теории являются учение о процессах структурообразования и структурах асфальтового бетона; учение о зависимости свойств асфальтобетона от различных факторов (структурных, тепловых, механических, производственных и др.); учение о надежности и долговечности асфальтового бетона; учение о научных методах исследования и технического контроля качества асфальтового бетона и его компонентов.
Основные положения общей теории асфальтобетона следует отметить в конспекте. Битумные минералы, деготь, а также эмульсии на их основе используют при выполнении гидроизоляционных работ, производстве кровельных материалов, герме тиков и т. п. Однако наибольшая часть битума направляется для дорожного строительства, и в частности для устройства асфальтобетонных дорожных покрытий. Учитывая возрастающий объем дорожного и других видов строительства с применением битума, выпуск этого материала в нашей стране возрастает, но качество битума вследствие разнообразия сырья и технологии переработки нефти не всегда ос тается на должном уровне и, следовательно, контроль качества этого материала дол жен быть очень тщательным. Поэтому изучению методов испытания битумов (и дегтей) во время лабораторных занятий необходимо уделить большое внимание.
Литература: [I, с. 340…355, 4, с. 306…320].
Вопросы для самопроверки
1 Какой материал называют битумом и каковы его основные свойства? 2 В каком виде встречается природный битум, и как его добывают? 3 Каковы способы производства нефтяных битумов? 4 Какими показателями характеризуется качество битумов (маркировка битума)? 5 Области применения битумов разных марок; 6 Какие имеются разжижители битумов? 7 Для чего добавляют тонкомолотые минеральные порошки в асфальтовые бетоны? 8 Как приготовляют битумные эмульсии? 9 Что называют дегтями и пеками и каких получают? 10 Как получают составленный каменноугольный деготь?
11 Каковы технологические схемы производства асфальтового раствора и бетона? 12 Какие существуют разновидности асфальтовых бетонов? 13 От каких факторов зависит прочность и деформативность асфальтового бетона? Основная и обобщенная (т. е. с учетом температуры и скорости деформации) формулы прочности асфальтового бетона; 14 Основные положения теории асфальтового бетона; 15 Что такое холодные асфальтовые бетоны? Их преимущества перед обычными асфальтобетонами; 16 Каков состав дегтебетона и чем он отличается от асфальтобетона? 17 Каковы особенности литого асфальтового бетона при современной технологии производства?
5.7 Битумные и дегтевые кровельные и гидроизоляционные материалы
Современное строительство требует повышения долговечности конструкционных материалов; обеспечить работу строительных материалов в конструкциях в наиболее благоприятных условиях, независимо от гидрологических и климатических факторов. Такие условия создаются с помощью гидроизоляционных покрытий.
Кровля может рассматриваться как разновидность гидроизоляционных покрытий. Поэтому кровельные и гидроизоляционные материалы можно представить общей классификацией.
С давних времен для гидроизоляции использовали природный битум и некоторые виды ископаемых смол (копал и янтарь). Природный битум является до сих пор одним из наиболее надежных гидроизоляционных материалов. Позднее широкое распространение получили нефтяные битумы и дегти (каменноугольные, сланцевые). Кровельные и гидроизоляционные битумы и дегтевые материалы продолжают оставаться дешевыми и доступными, хотя в качественном отношении предпочтительными являются гидроизоляционные материалы на основе синтетических смол. Быстрое развитие химической промышленности в нашей стране позволит в ближайшее время широко использовать пластические массы для гидроизоляции. В настоящее время битумные и дегтевые кровельные и гидроизоляционные материалы продолжают занимать доминирующее положение в строительстве.
Материалы этой группы по признакам физического состояния и внешнего вида подразделяются на жидкие, пластично-вязкие, упруго-вязкие и твердые. Жидкие материалы, в свою очередь, подразделяются на пропиточные, инъекционные, пленкообразующие и грунтовочные, применяемые в горячем, теплом и холодном состояниях. Пластично-вязкие материалы подразделяются на обмазочные (мастики и пасты), обмазочно-уплотняемые (растворы и бетоны), приклеивающие (мастичные и коллоидные), затирочные и шпаклевочные, применяемые также в горячем, теплом и холодном состояниях. Упруговязкие и твердые материалы объединены в одной группе. Они применяются в холодном состоянии и подразделяются на рулонные (безосновные и основные) и пленочные, штучные и насыпные. Следует разобраться в конкретном функциональном назначении этих групп материалов.
Студентам необходимо кратко ознакомиться с главнейшими разновидностями кровельных и гидроизоляционных материалов и учесть, что почти в каждый из них входят в качестве основных компонентов битумные и дегтевые вещества.
В настоящее время битум является основным пропиточным и инъекционным материалом. Для горячей пропитки и инъекции (пропитки под давлением) применяют вязкие битумы, для холодной - жидкие битумы и битумные эмульсия. Дегти для пропитки и инъекции применяют реже.
К сравнительно простым пленкообразньим веществам, наносимым на поверхность с целью изоляции от воды и других коррозирующих сред, относятся лаки на битумной или асфальтовой основе, а также дегтевый каменноугольный лак, или кузбассалак. Находят применение и битумно-алюминиевые эмали, а нередко и горячие пленкообразующие вещества - вязкий битум второй или третьей марки.
Для обмазочной гидроизоляции используют битумные н дегтевые пасты и мастики. Часто используют глинобитные пасты, но пасты с известковым эмульгатором более водостойки. Студентам необходимо ознакомиться с марками битумных и дегтевых (горячих и холодных) мастик, выпускаемых нашей промышленностью. При этом следует отметить, что в последнее время был предложен битумно-дегтевой материал, названный гудрокамом. Этот комбинированный материал, получаемый по особой технологии, является более биостойким, чем битумы, и имеет повышенную эластичность и адгезионную (клеящую) способность. На основе гудрокама (и гудропека) можно выработать мастику, обладающую повышенными качествами по сравнению с битумными и дегтевыми мастиками.
К обмазочно-уплотняющим материалам с применением битумов и дегтей относятся асфальтобетоны. Они сравнительно часто применяются для изготовления кровли и гидроизоляции. Особенно большое применение начинают получать асфальтовые растворы как дня обмазки горизонтальных, и наклонных поверхностей, так и для нанесения их на вертикальные поверхности в виде штукатурных слоев.
Среди мастик наибольшее применение пока находят битумные и битумно-полимерные, хотя для приклеивания пленочных материалов применяют мастики на основе полимеров.
Особое внимание необходимо уделить изучению твердых и упруго-вязких (т. е. эластичных) материалов этой группы. К ним относятся рулонные битумные материалы безосновые и основные, беспокровные и покровные. Студентам следует законспектировать основные данные об их свойствах, видах выпускаемой продукции и общие сведения по технологии производства. Необходимо знать следующие материалы: пергамин, рубероид обычный, рубероид подкладочный (РМП), стеклорубероид, гидроизол, металлоизол, бризол, изол, наплавляемый рубероид.
В этой же группе представлены герметизирующие материалы (герметики). Они могут быть твердыми, эластичными и пластичными, как правило, их изготовляют с применением полимерных материалов (каучуков, битумкаучуков и др.).
Литература: [1, с. 346…349, 383…3871]; [4, с. 320…3351].
Вопросы для самопроверки
1 Перечислите битумные, дегтевые кровельные и гидроизоляционные материалы, применяемые в строительстве; 2 Какие имеются виды и марки рубероида и пергамина, а также стеклорубероида, наплавляемого рубероида? З Чем посыпают рубероид, и какое значение имеет посыпочный слой? 4 В чем отличие «бронированного» рубероида в сравнении с обычным? 5 В каком порядке укладывается слои мягкой кровли из рулонных материалов на основе битумных? 6 Что представляют собой приклеивающие и покровные мастики для рулонных кровельных материалов в зависимости от каких условий подбирается состав мастики? Каковы виды и марки мастик? 7 Что такое гидроизол и где он применяется? 8 Какие существуют гидроизоляционные материалы на тканевой и металлической основе? 9 Для каких целей применяют герметики и какие имеются разновидности этих материалов.
