Органические вяжущие вещества: битумы, дегти. Состав, строение, свойства, применение. Определение марки битума

Битумы –органические вяжущие чёрного цвета;представляют собой высокомолекулярные органические веще-ва. Б. бывают: 1.природные Б.- вязкие жидкости или твердообразные ве-ва,состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных.Встречаются в местах нефтяных месторождений,образуя линзы, а иногда и асфальтные озёра. 2. Асфальтовые породы – пористые г.п. (известняки,доломиты,песчаники, глины,пески), пропитанные битумом. 3. Нефтяные (искусственные Б.) –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.

Элементарный состав Б.: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. Св-ва битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: масел,смол, асфальтенов. Повыш. содерж. Асфальтенов и смол влечёт за собой возрастание твёрдости,температуры размягчения и хрупкости битума.

Св-ва Б.: гидрофобность(отталкивание воды), атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях,повышенная деформативность. к неживой органике Б. –размягчение при нагревании,иногда вплоть до полного растворения. Физ-ие св-ва: плотность =1 г/см3. l=0,5-0,6 Вт/м С, устойчив. по отнош. к нагреванию,водостойкость -% водорастворимых соед. <=0,2-0,3%.Физико-хим. св-ва: поверхност. нат 25-35 эрг/см2 при t=20-25 C. Старение –процесс медленного изменения состава и свойств битума,сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Химич. св-ва: химич. стойки, выдерживают действие концентрированных щелочей, дейст-е кислот HCL до 25%, уксус. СН3ОН до 10%. Физико-механ. Св-ва:марку битума определяют твёрдостью,температурой размягчения и растяжимостью. Твердость опред. По глубине проникания в битум иглы прибора –пенетромтра. Температуру размягчения - на приборе “ кольцо и шар”, помещаемом в сосуд с водой.Растяжимость- характериз. Абсолютным удлинением (см) образца Б. (“восьмёрки”) при t=25 C, определяемым на приборе –дуктилометре.

К дёгтевым материалам относят различные виды дёгтя и пеки, получаемые в результ. сухой перегонки каменного,бурого угля,антрацита,древесины и т.д.). Д. вяжущие ве-ва бывают:1.сырой каменноуголь. дёготь:а)низкотемперат.превичный,получаемый при полукоксовании,заканчивающ. при 500-600 С. б)высокотемпературный дёготь. 2.отогнанный дёготь- получ. в резул. Фракцирования сырой низкотемператур. смолы с выделением из неё лигроиновой и керосиновой фракций. 3. Пек- твёрдый остаточный продукт перегонки сухой каменноугольной смолы с выделением из неё легких масел(кипящих до 180 С),фенольной фракции(180-210),нафталиновой фракции(210-230),антраценового масла(до 360 С). 4.составленные дёгти –получ. сплавлением пеков с дёгтевыми маслами (антрацен. или др.) или обезвожж.сырыми дёгтями.

Применение битумов и дёгтей: 1. Рулонные кровельные ма-лы (рубероид, толь) 2. Лаки и краски.3. мастики,асфальт. бетон, герметики.

45. Кровельные и гидроизоляционные материалы на основе битумов и дегтей. Гидроизоляционными называют строительные материалы, которые обладают водонепроницаемостью и соответсвуют 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. 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. 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 40°С. 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. 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. Мастика представляет собой смесь нефтяного битума или дегтя (отогнанного и составленного) с минеральным наполнителем. Мастики подразделяют: повицу связующего - на битумные, битумно-резиновые, битумно-полимерные; по способу применения - на горячие; по назначению - на приклеивающие, кровельно-изоляционные, гидроизоляционные асфальтовые и антикоррозионные.

46. Асфальтовые бетоны: состав, приготовление, укладка, свойства, применение. Для приготовления асфальтовых растворов применяютасфальтовое вяжущее, представляющее смесь нефтяного битума с тонкомолотыми минеральными порошками (известняка, доломита, мела, асбеста, шлака). Минеральный наполнитель не только уменьшает расход битума, но и повышает температуру размягчения бетона. Мелким заполнителем в растворе и бетоне служат чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% по массе. Щебень изготовляют из прочных и морозостойких изверженных, осадочных и метаморфических горных пород, хорошо сцепляющиеся с битумом. Асфальтовые бетоны подразделяют по назначению на гидро-технические, дорожные и аэродромные, для устройства полов в промышленных цехах и складских помещениях, плоской кровли, стяжек. Асфальтовые бетоны использую при строительстве каналов, шлюзов. Основные свойства асфальтового бетона зависят от примененного асфальтового вяжущего, состава и пористости. Пористость асфальтного бетона обычно колеблется от 5 до 7%. Плотные бетоны (с пористостью не более 5%) практически водо­непроницаемы. Для повышения биостойкости в состав битумного вяжущего вводят антисептики. Состав асфальтового раствора должен быть такой, чтобы пустоты в песке были полностью заполнены асфальтовым вяжущим с избытком (10-15%) для обволакивания песчинок. Асфальтовый бетон можно представить как смесь асфальтного раствора и крупного заполнителя - щебня. В отличие от цементного бетона на показатели прочности асфальтового бетона сильно влияет температура. Например, если предел прочности при сжатии асфальтобетона при 20°С - 2,2- 2,4 МПа, то при 50°С - только 0,8-1,2 Мпа. Зато асфальтовые бетоны и растворы лучше, чем цементные, противостоят коррозии. Асфальтовые бетоны укладывают в горячем или холодном состоянии. Наиболее распространены горячие асфальтобетонные смеси, имеющие при укладке температуру 140-170°С. Для их приготовления предварительно высушенные и подогретые до 180-200°С минеральные составляющие бетона (тонкомолотый наполнитель, песок и щебень) загружают в смеситель, в котором их перемешивают с расплавленным битумом (температурой 150-170°С). Готовые горячие смеси привозят на специальных машинах и после укладки уплотняют катками. После остывания через 1-2 ч, асфальтобетон отвердевает, приобретая плотность и прочность. Асфальтовые бетоны, укладываемые в холодном состоянии, приготовляют на жидких битумах и битумной эмульсии. Жидкий битум подогревают до 110-120°С и смешивают с высушенными и подогретыми до той же температуры заполнителями. Асфальтобетонную смесь охлаждают до 60°С, развозят на места и укладывают при температуре окружающей среды не ниже 5°С. Бетон готовят и на битумной эмульсии, смешивая вяжущие и заполнители без подогрева. В дегтебетон в качестве вяжущего вещества входит деготь (или пек). Водостойкость, износ и долговечность дегтебетона ниже, чем асфальтового бетона.

47. Основные компоненты полимерных строительных материалов (связующее, наполнители и т.д.). Виды полимерных материалов.

Пластическими массами называют ма-лы, содержащие в качестве важнейшей составной части высокомолекуляр. соединения – полимеры и обладающие пластичностью на определённом этапе произ-ва,которая полностью или частично теряется после отверждения полимера. Связующим ве-вом в П. являются полимеры –синтетические смолы и каучуки, производные целлюлозы.Связ. ве-во обычно самый дорогой компонент пластмассы.Для получения полимеров исход. матери-ми являются природный газ, «попутный газ»,сопровождающий выходы нефти.Сырьём для П. –каменноугольный дёготь,получаемый при коксовании угля и содержащий фенол и другие компоненты. В произ-ве синтетич. мате-лов – азот, кислород, получаемые из воздуха, вода и др.

Наполнители представл. разнообразные неорганические и органич. порошки и волокна.В виде наполнителей слоистых пластмасс широко применяют также бумагу,ткани,древесный шпон и др. листовые материалы. Н. значительно уменьшают потребность в дорогом полимере и тем самым намного удешевляют изделия из пластмасс. Улучшают ряд св-в изделий – повышают теплостойкость,а волокна ткани и листовой мат-лы сильно повышают сопротивление растяжению и изгибу,действуя подобно арматуре в железобетоне.

Пластификаторы –ве-ва,добавляемые к полимеру для повышения его высокоэластичности и уменьшения хрупкости.В виде пластифик. могут использоваться некоторые низкомолекулярные высококипящие жидкости. Вводят и другие добавки:1.твердители – ве-ва, являющиеся инициаторами реакции полимеризации,ускоряют процесс отверждения пластмасс. 2.стабилизаторы –способствуют сохранению структуры и свойств пластмасс во времени.

Синтетические полимеры делят в зависимости от метода получения на полимеризационные и поликонденсационные. Полимеризационные по-ры (полиэтилен,полиизобутилен,полистирол, полиметилметакрилат и т.п.) получают преимущественно методами полимеризации. Полимеризации могут подвергаться только такие мономеры, в молекулах которых содержатся кратные связи (или циклические группировки).За счёт этих связей (или за счёт раскрытия цикла) у молекул исходного вещества образуются свободные валентности, которыми они соединяются между собой в макромолекулы. Поскольку в процессе полимеризации не отщепляются атомы и атомные группы, химический состав полимера и мономера одинаков.

Поликонденсационные полимеры (фенолоальдегидные,мочевиноальдегидные, эпоксидные, полиэфирные, полиамидные и т.п.) получают методами поликонденсации.При поликонденсации макромолекулы образуются в результате химического взаимодействия между функциональными группами,находящимися в молекулах исходных веществ.