Битумные вяжущие вещества. Сырьё и способы получения. Состав, строение. Области применения.

Битумы –органические вяжущие чёрного цвета; представляют собой высокомолекулярные органические вещества. Битумы бывают: 1. природные битумы - вязкие жидкости или твердообразные вещества, состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных: сера, азота, кислорода и др. Встречаются в местах нефтяных месторождений,образуя линзы, а иногда и асфальтные озёра. 2. Асфальтовые породы – пористые горные породы (известняки, доломиты, песчаники, глины, пески), пропитанные битумом. Из этих пород извлекают битум или из размалывают и применяют в виде асфальтового порошка. 3. Нефтяные (искусственные) битумы –получают переработкой нефтяного сырья, в зависимости от технологии производства могут быть: остаточные, получаемые из гудрона путём дальнейшего глубокого отбора из него масел; окисленные, получаемые окислением гудрона в специальных аппаратах (продувка воздухом); крекинговые, получаемые переработкой остатков, образующихся при крекинге нефти. 4. Гудрон –остаток после отгонки из мазута масляных фракций; он является основным сырьем для получения нефтяных битумов, используется в виде связующего вещества в дорожном строительстве.

Элементарный состав битумов: углерод 70-80%, водород 10-15%, сера 2-9%, кислород1-5%, азот 0-2%.

Групповой состав: а)«асфальтены» –твёрдые высокомолекулярные углеводороды (М=1000-5000,М-молекуляр. масса); б) смолы- М=500-1000; в) масла М<500 – жидкие углеводороды. Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: масел, смол, асфальтенов. Повышение содержание асфальтенов и смол влечёт за собой возрастание твёрдости, температуры размягчения и хрупкости битума.

Свойства битума: гидрофобность(отталкивание воды), атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях, повышенная деформативность. К неживой органике битума –размягчение при нагревании, иногда вплоть до полного растворения.

Физические свойства битума: плотность битумов в зависимости от группового состава колеблется в пределах от 0,8 до 1,3 г/см³. Теплопроводность характерна для атмосферных веществ и составляет 0,5-0,6 Вт/(м·⁰С); теплоемкость 1,8-1,97 кДж/(кг·⁰С). Коэффициент объемного теплового расширения при 25⁰С находится в пределах от 5·10^-4 до 8·10^-40 С^-1. Устойчивость при нагревании характеризуется: потерей массы при нагревании пробы битума при 160⁰С в течении 5 ч (не более 1%) и температурой вспышки (230-240⁰С в зависимости от марки). Водостойкость характеризуется содержанием водорастворимых соединений (в битуме не более 0,2-0,3% по массе). Электроизоляционные свойства используют при устройстве изоляции электрокабелей.

Физико-химические свойства: поверхностное натяжение битумов при t=20-25 ⁰С составляет 25-35 эрг/см². От содержания поверхностно-активных полярных компонентов в органическом вяжущем зависит смачивающая способность вяжущего и его сцепление с каменными материалами. Старение –процесс медленного изменения состава и свойств битума, сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности.

Химические свойства: химическая стойкость битумов и битумных материалов к действию агрессивных веществ. Битумные материалы хорошо сопротивляются действию щелочей (с концентрацией до 45%), фосфорной кислоты (до 85%) и уксусной (до 10%) кислот. Менее стойки битумы в атмосфере, содержащей оксиды азота, а также при действии концентрированных растворов кислот. Битум растворяется в органических растворителях.

Физико-механические свойства: марку битума определяют твёрдостью, температурой размягчения и растяжимостью. Твердость находят по глубине проникания в битум иглы (в десятых долях миллиметра) прибора –пенетрометра. Температуру размягчения определяют на приборе;кольцо и шар», помещаемом в сосуд с водой, она соответствует той температуре нагреваемой воды, при которой металлический шарик под действием собственной массы проходит через кольцо, заполненное испытуемым битумом. Растяжимость характеризуется абсолютным удлинением (см) образца битума («восьмерки») при температуре 25⁰С, определяемым на прибор – дуктилометре.

Строительные битумы применяются для изготовления асфальтовых бетонов и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, покрытия и восстановления рулонных кровель. Кровельные битумы используют для изготовления кровельных рулонных и гидроизоляционных материалов. Легкоплавким битумом марки БНК 45/180 пропитывают основу; тугоплавкие битумы служат для покровного слоя. Битумом пропитывали железобетонные конструкции, работающие в грунте, в частности, сваи для антикоррозионной защиты.

Показатели качества и свойства битумных вяжущих веществ (см. вопрос 45). Стандартные методы оценки свойств битумов (твердость, растяжимость, температура размягчения). Пути повышения эксплуатационных свойств битумов.

Твердость. Прибор пенетрометр. Перед испытанием пробу битума обезвоживают, расплав его на песчаной бане, затем заливают в чашку медную, после охлажд (18-20С) чашку с битумом помещ в термостат. Затем вынимают чашку и перенос в сосуд с водой 25с и ставят на столик пенетрометра.Острие иглы подводят к пов-ти битума. После каждого погруж иглу протир бензином. Испыт вып 3 раза в разн точках пов-ти образца. Среднее арифметич рез трех опред дает значение глубины погруж иглы для данной пробы. Расхожд между рез паралл погруж не должно превыш 5% от величины меньшего из них.

Растяжимость. Дуктилометр. При опред растяж измер предельн деф битумных образцов-восьмерок, растяг с пост ск-тью 5см/мин при т-ре 25С. Расплав битум налив в ф-мы от одного конца к др с некоторым избытком. После охл до 18-200с избыток битума срезают и образец помещ на 1,5ч в термостат при т-ре 25+-0,5С. В дуктилометр налив воду 25+-0,5С, чтобы она покрыв ф-мы с бит не менее чем на 25мм. Образцы, прош термостатир, помещ в прибор. Образец подверг растяж со ск-тью 5см/мин. По линейке измер удлин образца в момент разрыва. Опред провод на 3 обр. За растяж приним ср арифм знач.

Т-ра размягч. Кольцо и шар. При размягч битума металл шар продавл через кольцо и в момент, когда шарик с битумом коснется нижнего диска, фиксир т-ру. За т-ру размягч битума приним ср арифм знач т-р падений обоих шариков.

Строительные битумы применяются для изготовления асфальтовых бетонов и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, покрытия и восстановления рулонных кровель. Кровельные битумы используют для изготовления кровельных рулонных и гидроизоляционных материалов. Легкоплавким битумом марки БНК 45/180 пропитывают основу; тугоплавкие битумы служат для покровного слоя. Битумом пропитывали железобетонные конструкции, работающие в грунте, в частности, сваи для антикоррозионной защиты.

47. Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы. Условия работы кровельных и гидроизоляционных материалов и предъявляемые к ним требования. Рулонные материалы: классификация, основные виды, свойства, области применения. Пути повышения эффективности рулонных материалов.

Гидроизоляционными называют строительные материалы, которые обладают водонепроницаемостью и соответствуют определенным эксплуатационным требованиям по прочности, деформативности, теплостойкости, биостойкости и др. Применение гидроизоляционных материалов известно с древнейших времен. Природный битум и в наше время наравне с нефтяным битумом и каменноугольным дегтем являются основными материалами для развития рулонных материалов, мастичных, лакокрасочных покрытий и других видов гидроизоляционных материалов. К гидроизоляционным материалам практически относятся и кровельные. Кровля это тоже разновидность гидроизоляционного покрытия, причем самой ответственной части здания.

Рулонные материалы. Кровлю из рулонных материалов делают из нескольких слоев, составляющих кровельный ковер. Вниз ковра укладывают подкладочные материалы (беспокровные), а верхний слой устраивают из покровных материалов, имеющих покровный слой из тугоплавкого битума (дегтя) и посыпку: крупнозернистую (К), мелкозернистую (М) или пылевидную (П). Допускается выпуск кровельного рубероида с чешуйчатой посыпкой (РКЧ).

Выпускают основные и безосновные рулонные материалы. Основные материалы изготовляют путем обработки основы (кровельного картона, асбестовой бумаги, стеклоткани и др.) битумами, дегтями и их смесями. Безоосновные получают в виде полотнищ определенной толщины, применяя прокатку смесей, составленных из органического вяжущего (чаще битума), наполнителя (минерального порошка или измельченной резины) и добавок (антисептика, пластификатора).

Рубероид изготовляют, пропитывая кровельный картон легкоплавким битумом с последующим покрытием с одной или с обеих сторон тугоплавким нефтяным битумом с наполнителем и посыпкой. Кровельный картон получают из тряпья, бумажной макулатуры и древесной целлюлозы. На нижнюю поверхность кровельного рубероида, образующего верхний слой кровельного ковра, и на обе стороны подкладочного рубероида наносят мелкозернистую или пылевидную посыпку, предотвращающую слипание материала в рулонах. Рубероид подвержен гниению - в этом его большой недостаток, поэтому освоено производство антисептированного рубероида.

Основные рулонные материалы:

Наплавляемый рубероид является новым кровельным материа лом. Его главное преимущество в том, что при устройстве кровли наклейка осуществляется без применения кровельной мастики - расплавленном утолщенного нижнего покрывного слоя (пламенем горелки или другим способом).

Пергамин - рулонный беспокровный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавлением нефтяным битумом с температурой размягчения не ниже 4°С. Служит подкладочным материалом под рубероид и используется для изоляции.

Стеклорубероид и стекловойлок - рулонные материалы, получаемые путем двустороннего нанесения битумного (битуморезинового или битумополимерного) вяжущего на стекловолокнистый холст или на стекловойлок и покрытия с одной или двух сторон сплошным слоем посыпки. Применяют стеклорубероид для верхнего и нижних слоев кровельного ковра и для оклеечной гидроизоляции. Сочетание биостойкой основы и пропитки с повышенными физико-механическими свойствами позволило получить стеклорубероид долговечностью около 30 лет.

Асфальтовые армированные маты получают путем покрытия предварительно пропитанной стеклоткани с обеих сторон гидроизоляционной битумной мастикой, используют для оклеечной гидроизоляции и уплотнения деформационных швов.

Толь - рулонный материал, изготовляемый пропиткой и покрытием кровельного картона дегтями с посыпкой песком или минеральной крошкой. Толь с крупнозернистой посыпкой применяют для верхнего слоя плоских кровель, а толь с песочной посыпкой для кровель временных сооружений, гидроизоляционных фундаментов и других частей сооружений.

Дегктебитумные материалы получают пропиткой картона дегтем (предотвращающим гниение картона) и покрытием с двух сторон битумом и посыпкой. Их используют для устройства многослойных плоских кровель.

Гидроизол - рулонный бескровный гидроизоляционный материал, полученный путем пропитки асбестового картона нефтяным битумом.

Фольгоизол - рулонный двухслойный материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны защитным битумно-резиновым составом. Он предназначен для устройства кровель и парогидроизоляции зданий и сооружений, герметизации стыков. Рулон имеет длину 10 м, ширину 1 м. Внешняя поверхность гидроизола может быть окрашена в различные цвета атмосферостойкими лаками, фольгоизол - долговечный материал, не требующий ухода в течение всего периода его эксплуатации.

Металлоизол -гидроизоляционный материал из алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон битумной мастикой. Металлоизол выпускают двух марок, отличающихся толщиной алюминиевой фольги. Он имеет высокую прочность на разрыв и долговечность. Применяют металлоизол для гидроизоляции подземных и гидротехнических сооружений.

Безосновные рулонные материалы:

Бризол изготавливают, прокатывая массу, полученную смешиванием нефтяного битума, дробленной резины, асбестового волокна и пластификатора. Бризол стоек к серной кислоте при концентрации до 40% и в соляной кислоте при концентрации до 20% и температуре до 60⁰С. Его применяют для защиты от коррозии подземных металлических конструкций и трубопроводов. приклеивают к поверхности битумно-резиновой мастикой.

Изол -безосновной рулонный гидроизоляционный и кровельный материал, изготовляемый прокаткой резино-битумной композиции. Изол долговечнее рубероида более чем в 2 раза, эластичен, биостоек, незначительно поглощает влагу. Изол применяют для гидроизоляции гидротехнических сооружений, бассейнов, резервуаров, подвалов, антикоррозионной защиты трубопроводов, для покрытий двух- и трехслойных пологих и плоских кровель. Приклеивают изол холодной или горячей мастикой.

Мастика представляет собой смесь нефтяного битума или дегтя (отогнанного и составленного) с минеральным наполнителем. Мастики подразделяют: по вицу связующего - на битумные, битумно-резиновые, битумно-полимерные; по способу применения - на горячие; по назначению - на приклеивающие, кровельно-изоляционные, гидроизоляционные асфальтовые и антикоррозионные.