Химический состав дегтя сложен, он включает более 200 различных органических соединений, в основном углеводородов преимущественно ароматического ряда и их неметаллических производных, т. е. соединений углеводородов с кислородом, азотом и серой. Эти соединения в дегте образуют сложную дисперсную систему, в которой свободный углерод и твердые смолы, ограниченно растворимые в дегтевых маслах, являются дисперсной фазой, а масла — дисперсионной средой.
Стабильность этой системы нарушается при изменении оптимальных условий (например, при испарении легких фракций), что сказывается на изменении важных строительно-технических свойств материалов и изделий на их основе.
Свойства дегтей в основном те же, что и у битумов, но они отличаются меньшей тепло- и погодоустойчивостью. Неустойчивость дегтей к процессам старения (низкая погодоустойчивость) связана с испарением летучих составляющих из дегтя даже при слабом нагревании (например, на солнце), а также и с тем, что многие соединения в нем являются ненасыщенными и поэтому легко вступают в химическое взаимодействие с веществами внешней среды, изменяя свой состав и структуру, что приводит к появлению хрупкости и растрескиванию. Однако дегти вследствие большего по сравнению с битумом содержания в них веществ с полярными группами отличаются повышенной способностью к прилипанию к другим материалам. Они обладают большей гнило-стойкостью, чем битумы, так как содержат токсичные вещества (фенол).
Ролик производство битума
Каменноугольный деготь, антраценовое масло и пек применяют в производстве дегтевых кровельных материалов, мастик, для изготовления дегтебетонов и т. п,
Источник: www.bibliotekar.ru
ДЕГТИ
Дегти — органические вяжущие вещества вязкой или жидкой консистенции, получаемые как побочный продукт при сухой (деструктивной, без доступа воздуха) перегонке твердых топлив (каменного или бурого угля, торфа, сланцев, древесины). Наибольшим распространением в строительстве пользуются каменноугольные дегтевые вяжущие вещества. Широко применяют также и сланцевые дегти, называемые сланцевыми битумами. Ниже рассмотрены технологии каменноугольных и сланцевых дегтей.
Производство каменноугольного дегтя. Вначале получают сырой каменноугольный деготь в процессе коксования или газификации угля, или полукоксования при выработке генераторного газа. С этой целью в коксовую печь загружают подготовленную шихту из обогащенных каменных углей разных марок.
Шихту нагревают без доступа воздуха; коксование заканчивается при температуре 1100—— 1200°С после полного удаления из угля летучих веществ. В процессе коксования пары сырой каменноугольной смолы и аммиачной воды улавливаются в холодильниках, где происходит их конденсация. Вместе с парами в холодильниках осаждаются мельчайшие твердые частицы угля и кокса.
Далее продукты конденсации направляются в дегтеотстойники. В них частично сырая смола отделяется от аммиачной воды. Выход сырой смолы или сырого дегтя составляет до 5% массы коксуемого угля.
10 лекция Органические материалы деготь
В газовых печах (ретортах) газификация каменного угля осуществляется при температуре 1250—1300°С, выход сырой смолы при этом еще меньше, чем при коксовании.
Полукоксование шихты в печах производится при температуре 500—700°С с получением низкотемпературного сырого дегтя.
Сырой деготь содержит большое количество легколетучих и кристаллических, а также токсичных и окисляемых веществ, что приводит к резкому ухудшению его свойств во времени (старению). Поэтому его отправляют на дегтеперегонную установку. Технологическая схема дегтеперегонной установки периодического действия показана на рис. 10.3.
В теплообменник 5 загружают сырой деготь, и путем подогрева отходящими парами дегтевых масел до 80—100°С он частично обезвоживается. Далее этот деготь поступает в перегонный куб 7, где при подогреве из него выделяются пары масел, которые по шлемовой трубе 6 направляются в змеевик теплообменника. В холодильнике 3 происходит полная конденсация паров дегтя, после чего дистилляты поступают в сборники У, в которых собирают фракции, отогнанные в определенных интервалах температур.
Рис. 10.3. Технологическая схема дегтеперегонной установки периодического действия:
1,2 — сборники продуктов перегонки; 3, 4 — водяные холодильники; 5 — теплообменник-обезвоживатель; 6 — шламовая труба; 7 — вертикальный куб; 8 — сливная труба; 9 — пекотушитель; 10 — пековая емкость
После окончания перегонки в кубе остается пек, который через сливную трубу 8 выпускают в пе- котушитель 9 (пеки легко воспламеняются уже при температуре 400°С). Охлажденный до 150°С пек поступает в пековую яму или в тару. В сборник из теплообменника поступает кон- • денсат, который образуется в холодильнике 4. Далее цикл повторяется.
При непрерывном процессе перегонка сырого дегтя производится в вакууме. На таких установках кубы последовательно соединены трубопроводом, при этом деготь перемещается из одного куба в другой и в каждом кубе отгоняется определенная фракция. В последнем кубе собирается пек. Каменноугольные пеки выпускают двух видов: 1) среднетемпературный марок А и Б и 2) высокотемпературный (табл. 10.4).
Таблица 10.4. Технические характеристики каменноугольных некое
расплавленный или твердый в виде чешуек или гранул черного цвета
твердый в виде гранул или чешуек черного цвета
Температура размягчения, °С Зольность,%, не более Содержание воды, %, не более:
Истинная плотность пеков 1,1—1,26 г/см 3 , температура вспышки в открытом тигле 170—190°С.
Пеки не растворимы в воде, но хорошо растворяются в скипидаре, сероуглероде и хлороформе, имеют достаточную стойкость к растворам солей и кислот, более гнилостойки, чем битумы. На основе пеков изготовляют приклеивающие мастики в гидроизоляционных работах. Для получения пека с повышенной температурой размягчения проводят перегонку дегтя с рециркуляцией воздуха, при этом происходит отбор дистиллятов. Хлорирование и сульфирование пеков повышает их температуру размягчения до 140°С.
Свойства каменноугольных дегтей зависят от их состава и структуры. Основным механическим свойством дегтей является вязкость, которая быстро снижается даже при незначительных повышениях температуры. Условная вязкость дегтей характеризуется временем истечения в секундах 50 мл дегтя через отверстие диаметром 5 или 10 мм при температуре 30 или 50°С.
Вязкость дегтя определяют на стандартных вискозиметрах. В зависимости от вязкости дегти подразделяют на марки: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6 (табл. 10.5.). Для получения дегтя требуемой вязкости нередко сплавляют два вида дегтя разной вязкости.
Таблица 10.5. Требования к каменноугольным дегтям
Нормы для марок
3 , а газовых дегтей — 1,0—1,2 г/см 3 .
Низкая погодоустойчивость и старение дегтей происходят в связи с испарением летучих веществ; этому способствует также наличие в дегтях ненасыщенных высокомолекулярных углеводородов^ которые окисляются и полимеризуются, и активных веществ. Со временем групповой состав дегтя изменяется, что приводит к потере им пластических свойств при пониженных температурах, увеличению хрупкости дегтевых материалов. Для установления стабильности свойств дегтя определяют его фракционный состав и проводят испытания остатка после нагревания до 300°С.
Погодоустойчивость и степень устойчивости к изменению вязкости дегтя оценивают по содержанию в нем легких, средних и тяжелых масел, которое определяется разгонкой пробы дегтя в специальном аппарате — стеклянном одношариковом дефлегматоре.
Температуру размягчения остатка, полученного после отгона фракций до 300°С, определяют так же, как и температуру размягчения битумов на приборе «Кольцо и шар».
Для определения содержания фенолов в дегтях из фракции 170—270°С, полученной при перегонке пробы дегтя, извлекают фенолы щелочью и измеряют приращение объема щелочи. Определение нафталина заключается в измерении количества осадка, выделившегося при кристаллизации фракции 170—270°С.
С целью увеличения вязкости, повышения теплоустойчивости и улучшения других свойств в каменноугольную смолу или низкомарочный деготь при температуре 180—200°С вводят серу и серосодержащие материалы. При этом происходит дегидратация углеводородов дегтя и изменяются межмолскулярные связи.
Улучшают качество дегтей введением минеральных дисперсных наполнителей в количестве до 30% (молотого известняка и доломита, каменноугольной и цементной пыли). Такие дегти называются наполненными. Их состав подбирают расчетом или лабораторным путем. Наполненные дегти выпускают двух марок: ДН-7 вязкостью С,» = 3—70 с и ДН вязкостью С,” = 70—120 с.
Состав и структура каменноугольных дегтей и пеков. Дегти состоят из высокомолекулярных углеводородов в основном ароматического ряда и их производных, т. е. соединений углеводородов с серой, азотом и кислородом.
Дегти имеют переменный групповой состав в зависимости от сырья и технологии его переработки. Для определения группового состава деготь подвергают фракционной разгонке. В нем содержатся твердые, углистые неплавкие вещества, не растворимые в органических растворителях и называемые свободным углеродом, твердые неплавкие дегтевые смолы, растворимые только в пиридине; вязкопластичные плавкие дегтевые смолы, растворимые в бензоле и хлороформе, которые придают дегтям эластичность; жидкие дегтевые масла: легкие — с температурой кипения до 170°С, средние — 170—270°С, тяжелые — 270—300°С и антраценовые — 300—600°С; твердый остаток свыше 360°С называется пеком (в древесных дег- тях — варом).
Деготь представляет собой сложную дисперсную систему, средой в которой служат масла, а дисперсной фазой — свободный углерод и твердые смолы. На поверхности частиц углерода содержатся слои молекул вязкопластичных смол, кислых и основных веществ. В зависимости от концентрации таких мицелл изменяются структура и вязкостные свойства дегтя.
Структура дегтя приближается к типу суспензии, поэтому вязкость существенно зависит от концентрации твердой фазы, механических и тепловых воздейсгвий. При пониженных температурах некоторые ароматические углеводороды, находящиеся в маслах, могут выкристаллизовываться с образованием твердого нафталина, антрацена и др., что приводит к понижению вяжущих свойств дегтя. В отличие от битумов, в дегтях имеются не только анио- но-, но и катионоактивные вещества, которые способствуют более тесному физико-химическому контакту с материалами, на которых деготь образует пленки. Дегти быстрее стареют, чем битумы, что приводит к охрупчиванию ИСК, изготовленных на их основе. .
В ассортименте дегтевых материалов, кроме отогнанных, получаемых на дегтеперегонных установках, имеются еще и окисленные. Они получаются из отогнанных с помощью дополнительного окисления воздухом при температуре 170—200°С в кубовых аппаратах в течение 4—16 ч в зависимости от сырья и требуемой вязкости. Окисленные битумы выпускаются марок ДО-4, ДО-6, ДО-7 и ДО-8.
В строительстве наибольшее применение имеют составленные (препарированные) дегти, получаемые смешением горячего пека с антраценовым маслом или другими жидкими дегтевыми веществами — пековой смолой, тяжелым маслом и др. Пек как твердое или вязкое аморфное вещество черного цвета состоит из смолистых веществ, свободного углерода, частиц кокса и угля, антрацена, фенан- трена, нафталина и масел.
К одной из разновидностей дегтевых вяжущих веществ относится сланцевый деготь. По консистенции он разделяется на вязкий и жидкий, а по генезису — побочный продукт сухой (деструктивной) перегонки горючих сланцев, точнее, их органической части — керогена. Кероген нерастворим в органических растворителях и не выплавляется при обычном нагревании сланцев.
Сухая перегонка горючих сланцев осуществляется в камерных печах при температуре 500—600°С без доступа воздуха. Элементарный состав колеблется в довольно широких пределах, что является характерной особенностью дегтя: углевода 55—80%, водорода 6—10%, кислорода 7—35%, серы 1,2—11%, азота 0,2—4,5%. Групповой состав,%: масла 46—60, смолы 18—27, асфальтены 12—30.
Сланцевые дегти значительно чаще именуют битумами, поскольку их групповой состав и свойства ближе к признакам битумных вяжущих веществ. Как и нефтяные битумы, они по консистенции разделяются на вязкие и жидкие.
Вязкие битумы сланцевые характеризуются: пенетрацией при Температуре 25°С в пределах 110—330°С; температурой размягчения по прибору КиШ — свыше 30°С; температурой хрупкости — не более 14°С; температурой вспышки — не ниже 140°С. Они имеют марки: БСК 110/190, БСД 190/250 и БСД 250/330.
Жидкие битумы сланцевые по условной вязкости, определяемой вискозиметром, подразделяют на марки С 12/20, С 20/35, С 35/70, С70/130, С130/200. Они имеют температуру вспышки не ниже 130°С.
Сланцевые битумы отличаются от нефтяных меньшей тепло- и атмосферостойкостью. Процессы старения имеют в основном характер полимеризации и окисления ненасыщенных углеводородов, вымывания водорастворимых соединений и улетучивания.
Битумы сланцевые применяют в дорожном строительстве, используют для приготовления эмульсий и паст, компаундированных вяжущих веществ, а также для кровельных работ. Они сравнительно легко совмещаются с нефтяными битумами и дегтевыми материалами. Опыт эксплуатации асфальтовых дорожных покрытий на основе сланцевых битумов (дегтей) показал, что перегрев каменных материалов приводит к повышению вязкости вяжущего вещества и снижению водоустойчивости и эластичности покрытия.
Источник: studme.org
Битумные и дегтевые вяжущие
Битумные и дегтевые вяжущие вещества наряду с полимерами и органическими клеями являются органическими вяжущими веществами. 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 искусственные, 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 каменно угольные 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. 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.
Битумы
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.
Рекомендуемые материалы
В СНГ 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 атмосферостойкостью 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 воз духа 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 темпера турах и больших давлениях.
По консистенции (при температуре 18°С) битумы могут быть твердыми, обладающими упругими, а иногда хрупкими свойствами, полутвердыми (вязкопластичными) 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.
Состав и структура
Битумы состоят из смеси высокомолекулярных угле водородов, главным образом метанового (СпН2п+2) и нафтенового (СпН2п) рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных. Элементарный химический состав всех битумов достаточно близок.
В них 70. . 87% углерода, до 15% водорода, до 10% кислорода, до 1,5% серы (в природных битумах до 10%), небольшое количество азота. Элементарный химический состав битумов позволяет судить только о материальном балансе элементов, из которых построены компоненты битумов, и не дает представления о десятках химических соединений, содержащихся в битумах, и об их влиянии на структуру и свойства битумов. Выделить индивидуальные углеводородные соединения из битумов весьма сложно. Поэтому для исследования структуры и свойств битумов специальными методами выделяют группы углеводородов с более или менее сходными свойствами. Такими группами являются масла, смолы, асфальтены и их модификации (карбены и карбоиды), асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.
Смолы — вязкопластичпые вещества, твердые или полутвердые при обыкновенной температуре, плотностью
около единицы и молекулярной массой 500. 1000. Состав углеводородов в смолах более сложный, чем в маслах. Смолы придают битумам вяжущие свойства и пластичность.
Асфальтены — твердые неплавкие высокополицик-я лические соединения с плотностью более единицы и молекулярной массой 1000. 5000 и более. Некоторые асфальтены растворимы в маслянистых и смолистых фракциях, другие — карбены и карбоиды, содержащие свободный углерод, нерастворимы. Асфальтены придают битуму твердость и теплоустойчивость.
При длительном: нагревании битума в присутствии воздуха масла и смолы переходят в асфальтены. Чрезмерно большое количество асфальтенов в битуме может образоваться также под действием солнечной радиации, что вызывает посте пенное разрушение — «старение » битума.
Асфальтогеновые кислоты принадлежат к группе полинафтеновых кислот; их консистенция может быть твердой или высоковязкой. Являясь поверхностно-активной частью битума, они способствуют повышению прочности сцепления битума с каменными и другими материалами.
Групповые углеводороды, входя в состав битумов в различных соотношениях и образуя сложную дисперсную систему, предопределяют их структуру и свойства. Дисперсионной средой в этой системе является молекулярный раствор смол или их части в маслах, а дисперсной фазой служат асфальтены с адсорбированной на их поверхности частью смол. Если в этой дисперсной системе имеется избыток дисперсионной среды, то комплексные частицы (мицеллы) не контактируют между собой, свободно перемещаясь в дисперсионной среде. Такая структура характерна для жидких битумов при нормальной температуре и для вязких битумов при повышенных температурах.
При относительно пониженном количестве дисперсионной среды и большом количестве мицелл они, контактируя друг с другом, образуют мицеллярную пространственную сетку. Битумы, имеющие такую структуру, характеризуются высокой вязкостью и твердостью при комнатной температуре.
При изменении фазового состава битума, например под влиянием охлаждения и нагревания, продувания воздуха и разжижения растворителем и т. п., возможен переход одной структуры в другую и существование промежуточных структур. Однако при длительном воздействии некоторых факторов (кислорода воздуха или другой окислительной среды, особенно в условиях повышенных температур) могут произойти необратимые изменения фазового состава битума, свидетельствующие о его химическом старении. Это связано с массовым накоплением труднорастворимых или нерастворимых твердых частиц (карбенов и карбоидов) и одновременной глубокой полимеризацией и окислительной модификацией смол и масел, приводящих к нарастанию вязкости и по явлению у битума хрупких свойств.
Свойства
Важнейшими свойствами битумов для их применения в строительстве являются:
1) способность при нагревании (до 80. 170°С) или добавлении растворителей (разжижителей) переходить в вязкожидкое состояние и объединяться с каменными или другими строительными материалами;
2) способность при понижении температуры (до 20. 25°С и ниже) или испарении растворителей вновь загустевать и образовывать единый материал, сцепляться с введенными в них или пропитанными и обмазанными ими другими материалами (асфальтовые бетоны и растворы, кровельные и гидроизоляционные материалы);
3) способность придавать гидрофобные (водоотталкивающие) свойства другим материалам, обработанным битумом.
Вязкость битумов является характеристикой его структурно-механических свойств и зависит от группового состава и температуры. При повышении температуры вязкость снижается, при понижении — резко возрастает; при отрицательных температурах битум становится хрупким. По стандарту на методы испытаний твердых и вязких битумов вязкость, точнее текучесть (величину, обратную вязкости), определяют условным показателем— глубиной проникания иглы в битум при определенных нагрузке, температуре и времени погружения на пенетрометре. Чем выше вязкость битума, тем меньше глубина погружения иглы. Вязкость жидких битумов определяют на стандартном вискозиметре по времени (в секундах) истечения порции битума при определенной температуре битума и диаметре отверстия прибора.
Пластичность твердых и вязких битумов по стандарту характеризуется условно предельной деформацией при растяжении стандартных образцов — восьмерок из битума при определенной температуре и скорости растяжения и выражается в сантиметрах в момент их разрыва на дуктилометре. Так же как и вязкость, пластичность битумов зависит от температуры, их группового состава и структуры. Как правило, растяжимость возрастает при увеличении содержания смол, а также с повышением температуры.
Температурой размягчения битума условно считают температуру, при которой битум переходит из твердого состояния в пластичное, приобретая подвижность. Она соответствует температуре, при которой образец битума под грузом в виде шарика при нагревании размягчится настолько, что коснется нижней полочки этажерки стандартного прибора — «кольцо и шар » . Это свойство битума характеризует верхний температурный предел его применения. Нижний температурный предел применения битума характеризуется температурой хрупкости, при которой появляется первая трещина в тонком слое битума, нанесенном на стальную пластинку стандартного прибора при ее изгибе и распрямлении. Температурный интервал между температурой хрупкости и температурой размягчения называют температурным рабочим интервалом, который учитывают при выборе битума для применений в определенных температурных условиях.
Свойства битумов тесно связаны между собой. Твердые битумы (с малой глубиной проникания иглы) имеют высокую температуру размягчения, но малую растяжимость, т. е. являются относительно хрупкими (особенно при отрицательных температурах). Битумы с низкой температурой размягчения, т.е. мягкие, обладают высокой пластичностью.
Для учета огнеопасности при нагревании битума определяют температуру вспышки паров, выделяемых из битума при нагревании от поднесенного пламени.
Битумы обладают и другими важными свойствами: водостойкостью и водонепроницаемостью; стойкостью к действию водных растворов многих кислот, щелочей, солей и к большинству агрессивных газов; способностью частично или полностью растворяться в различных органических растворителях (хлороформе, спирте, бензине, бензоле, сероуглероде, дихлорэтане и др.).
• По назначению нефтяные битумы делят на: строительные, кровельные и дорожные, а по основным свойствам— на марки (табл. 5.2).
Источник: studizba.com
Текст книги «Справочник строительных материалов, а также изделий и оборудования для строительства и ремонта квартиры»
Дегти представляют собой вязкие жидкости черного или бурого цвета, состоящие из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных, получаемых конденсацией парообразных продуктов, образующихся при разложении органических материалов (каменного угля, торфа, древесины и др.) в условиях высокой температуры без доступа воздуха. Этот процесс называется сухой деструктивной перегонкой, при которой химическая структура перегоняемого вещества полностью изменяется.
По исходному сырью дегти делят на каменноугольные, торфяные, древесные и сланцевые, а в зависимости от метода переработки сырья – на коксовые и газовые. В строительстве наибольшее значение имеют каменноугольные дегти, которые являются побочным продуктом процессов коксования и газификации каменного угля. Каменноугольные дегти в зависимости от температуры коксования делят на высокотемпературные, получаемые в результате коксования исходного сырья при температуре 900—1100 °C, низкотемпературные, получаемые в результате полукоксования при температуре 500–700 °C, и газовые — образующиеся при газификации топлива в производстве светильного газа.
При разложении каменного угля образуются сырые дегти, которые непосредственно для производства строительных материалов не применяются. В них содержится значительное количество летучих составных фракций, которые даже при слабом нагревании испаряются, что приводит к изменению первоначальных свойств строительных материалов. Из сырого дегтя отгоняют легкие и средние масла, в результате чего получают так называемый отогнанный деготь.
Составные части дегтя отгоняют при различных температурах: при температуре до 170 °C отделяется легкое масло, при 170–270 °C – среднее, при 270–300 °C – тяжелое и при 300–360 °C – антраценовое масло. После окончания отгонки масел получают твердое вещество черного цвета, называемое пеком. Антраценовое масло представляет собой жидкую маслоподобную зеленовато-желтую массу с запахом, обусловленным наличием в нем фенолов и сернистых соединений.
Сланцевые дегти получают при нагревании горючих сланцев без доступа воздуха в специальных генераторах или туннельных печах до 500–550 °C, при этом выделяются газ, низкотемпературная смола в количестве 15–20 % от массы сланца и полукокс. Низкотемпературную смолу разделяют на автомобильный бензин, тракторное и дизельное топливо и мазут как остаток после отгона всех фракций. Этот остаток составляет около 60 % и используется как жидкий сланцевый деготь. Последний бывает шести марок, каждая марка характеризуется в основном тремя показателями: вязкостью при температуре 25 и 60 °C, фракционным составом и температурой вспышки.
Транспортирование и хранение. Битумные и дегтевые вяжущие материалы должны иметь заводскую упаковку. При перевозке их защищают от повреждений и атмосферных воздействий, а хранят в закрытых складах или под навесом в рассортированном виде.
Битумы полутвердые, дегти каменноугольные и сланцевые, пек жидкий транспортируют в бункерных полувагонах, автоцистернах, контейнерах, бочках и железнодорожных цистернах. Битум строительный и кровельный транспортируют в бочках, фанерных барабанах, бумажных мешках и без тары в крытых вагонах и на платформах. Пек перевозят без тары в крытых вагонах и на платформах. Битумы жидкие и дегти каменноугольные перевозят в железнодорожных цистернах, бункерах-полувагонах, автоцистернах.
Асфальтовые и дегтевые бетоны
Асфальтовыми и дегтевыми бетонами называют искусственные материалы, получаемые в результате уплотнения специально подобранной смеси, состоящей из щебня (или гравия), песка, минерального порошка, битума или дегтя и пека. Применяют их главным образом в дорожном строительстве. Асфальтовые бетоны в зависимости от вида каменного материала делят на щебеночные, состоящие из гравия, песка или гравийно-песчаного материала, минерального порошка и битума, и гравийные, скомпонованные из песка, минерального порошка и битума. В зависимости от температуры, при которой укладывают и уплотняют смесь в покрытии, и вязкости применяемого битума различают следующие разновидности асфальтовых бетонов: горячие, приготовляемые на вязких битумах марок БНД-90/130, БНД-60/90 и БНД-40/60, формирование структуры бетона в основном заканчивается в период уплотнения, температура при укладке должна быть 80– 110 °C; теплые, на основе битумов пониженной вязкости марок БНД-200/300 и БНД-130/200 или жидких битумов марок БГ-70/130, формирование структуры также в основном заканчивается в период уплотнения; холодные, приготовляемые на жидких битумах марок СГ-70/130, укладываемые в покрытие после полного их остывания, формирование их структуры продолжается в течение 20–30 суток. К холодным относятся асфальтобетоны только на мелкозернистом или песчаном заполнителе.
По максимальной крупности зерен минерального материала асфальтовый бетон делят на крупнозернистый с наибольшим размером зерен 40 мм, среднезернистый – 25 мм, мелкозернистый – 15 мм и песчаный – 5 мм. По структурным признакам (плотности) асфальтовый бетон может быть плотный, имеющий суммарную пористость 3–5 % объема, и крупнопористый с пористостью 5—10 % от объема.
Для устройства покрытий на дорогах облегченного типа используют мелкозернистые асфальтобетонные смеси холодного типа. Крупнозернистые холодные бетоны применяют для устройства оснований и нижнего слоя двухслойных покрытий. Холодные бетоны проще и дешевле в изготовлении и удобнее в укладке, особенно в сырую и холодную погоду, чем обычные асфальтовые бетоны.
В строительной практике наряду с горячими, теплыми и холодными асфальтовыми бетонами применяют также литой асфальтобетон. Уплотняют его в горячем состоянии утюгами или легкими (0,5–1,5 т) катками. Литой асфальт используют в стесненных условиях, где нельзя использовать тяжелые катки и вибраторы, или при малых объемах работ (для устройства покрытий на тротуарах, плоских кровель, полов в складских и производственных помещениях, а также для гидроизоляции).
Дегтебетон представляет собой материал, аналогичный асфальтобетону. В качестве вяжущего для его изготовления применяют каменноугольный деготь марок от Д-5 до Д-8 или деготь, состоящий из каменноугольного пека, каменноугольного масла и сырого дегтя. Дегтебетон укладывают в горячем и холодном состояниях.
В зависимости от крупности каменного материала дегтебетон делят на крупно-, средне– и мелкозернистый. Для производства горячего дегтебетона применяют те же минеральные материалы, что и для асфальтобетона; требования предъявляются к ним аналогичные. Дегтебетонную смесь приготовляют в асфальтобетонных установках при температуре 100–130 °C. Дегтебетон обладает меньшей водоустойчивостью, износостойкостью и теплостойкостью, чем асфальтобетон, менее пластичен, поэтому больше деформируется в холодное время. Применяют дегтебетон преимущественно для дорог III категории и для ремонта.
Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы
Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы на основе битумных и дегтевых вяжущих или их смесей по структуре полотна материала подразделяются на основные и безосновные.
В качестве основы рулонного материала применяют кровельный картон, стеклоткани, фольгу и асбестовую бумагу. На картонной основе производят рубероид, пергамин и толь, на стеклооснове – стеклорубероид и армогидробутил, на основе фольги – фольгоизол и фольгорубероид и на асбестовой бумаге – гидроизол.
Безосновные рулонные материалы изготовляют в виде полотнищ определенной толщины, применяя прокатку смесей, составленных из органического вяжущего (чаще битума), наполнителя (минерального порошка или измельченной резины) и добавок (пластификатора, антисептика). К безосновным материалам относятся изол, бризол и гидробутил.
По виду вяжущих материалов различают следующие кровельные и гидроизоляционные материалы: битумные, состоящие из нефтяных битумов или сплавов нефтяных и природных битумов; дегтевые, представляющие смесь каменноугольных и сланцевых дегтей или сплавов пеков с каменноугольными дегтями или дегтевыми маслами; дегтебитумные – смеси каменноугольных дегтепродуктов или сланцевых дегтей с нефтяными битумами; битумно-полимерные, состоящие из нефтяных битумов и полимеров (включая каучуки); резинобитумные, получаемые в результате совместной переработки нефтяных битумов и старой резины; резинодегтевые, производимые при совместной переработке старой резины и дегтепродуктов; полимерные – на основе полимерных вяжущих материалов.
Рулонные материалы
В строительстве применяют два типа битуминозных кровельных и гидроизоляционных материалов: основные, получаемые пропиткой основы (специального картона) нефтяными битумами или дегтевыми составами с последующим покрытием более тугоплавким составом и нанесением посыпки, и безосновные, получаемые путем прокатки термомеханически обработанных смесей вяжущих материалов с наполнителями и добавками. Рулонные материалы производят с защитным слоем, в качестве которого может быть посыпка (крупнозернистая – соответственно, в наименовании изделия обозначается буквой К, чешуйчатая – Ч и пылевидная – П), покрытие фольгой, а также специальные щелоче-, кислото– и озоностойкие покрытия.
Рубероид представляет собой рулонный кровельный материал, изготовляемый пропиткой кровельного картона мягкими нефтяными битумами с последующим покрытием его с одной или с обеих сторон тугоплавким нефтяным битумом и нанесением на его поверхность тонкого слоя мелкоизмельченного минерального порошка, слюды или цветной минеральной посыпки. Рубероид выпускают в виде полотнищ, обычно по ширине кровельного картона 1000, 1025 и 1050 мм, свернутых в рулоны площадью 10, 15 и 20 м 2 . Производство рубероида состоит из следующих операций: подогрева пропиточной и покровной массы в котлах до температуры 180–200 °C или окисления в конвертерах; подготовки посыпочных материалов; пропитки полотна картона в пропиточной ванне; отжима валками машины лишнего битума; протягивания пропитанного картона через другую ванну с более тугоплавким битумом (с наполнителем, имеющим температуру размягчения не ниже 85 °C) для нанесения покровного слоя; посыпки минеральным порошком или другим посыпочным материалом с одной или обеих сторон; охлаждения материала на цилиндрах с водяным или иным охлаждением; окончательного охлаждения; резки ленты на куски стандартной длины и свертывания их в рулоны.
Дегтебитумные материалы (ДБ) изготовляют путем пропитки кровельного картона дегтепродуктами с последующим покрытием с обеих сторон нефтяным битумом. Дегтебитумные материалы производят шириной 65—105 см, площадью рулона 20+0,5 м 2 . Их применяют для многослойных плоских совмещенных и водоналивных кровельных покрытий, оклеечной гидроизоляции и пароизоляции. Для верхнего слоя кровельного ковра используют дегтебитумные материалы с крупнозернистой или чешуйчатой посыпкой; для подкладочных слоев кровли и гидроизоляции – материал с мелкой минеральной посыпкой. Дегтебитумные материалы укладывают на холодных и горячих битумных и дегтевых мастиках.
Толь кровельный производят, пропитывая кровельный картон дегтепродуктами. По виду материала, применяемого для посыпки, и составу покровного слоя толь бывает с крупнозернистой и песчаной посыпками. Толь с крупнозернистой посыпкой изготовляют путем пропитки картона дегтепродуктами с последующим покрытием его с обеих сторон тугоплавкими дегтепродуктами, содержащими минеральный наполнитель. Его производят шириной 65-ЮЗ см и площадью рулона 10+0,5 м. Толь с крупнозернистой посыпкой применяют для верхнего слоя пологих и широких кровель на горячих дегтевых мастиках.
Толь с песчаной посыпкой изготовляют пропиткой и покрытием кровельного картона одними и теми же дегтями и последующей посыпкой их кварцевым песком. Поверхность толя всегда покрыта равномерным слоем посыпки, его полотно не должно иметь разрывов, складок, вмятин, дыр. В разрыве материал бывает черного цвета без светлых прослоек непропитанного картона. Толь с песочной посыпкой производят шириной 75—105 см, площадью рулона 15±0,5 м 2 . Его применяют для устройства кровель временных сооружений, изоляции фундаментов и других частей сооружений. Толь с песчаной посыпкой укладывают на горячих дегтевых мастиках.
Кровельные материалы на стеклооснове делят на кровельную стеклоткань, кровельный стекловойлок и гидроизоляционные асфальтовые армированные маты.
Кровельная стеклоткань и стекловойлок изготовляют путем совмещения стеклоосновы с битумной, резинобитумной или битумнополимерной пленками и с одной или с обеих сторон покрывают слоем посыпки. Их изготовляют в рулонах площадью Юм 2 . Стеклоткань и стекловойлок укладывают на горячих и холодных битумных мастиках; их применяют для многослойных плоских кровель, оклеечной гидроизоляции и пароизоляции.
Асфальтовые армированные маты изготовляют путем покрытия с обеих сторон стеклоткани слоем битума или гидроизоляционной асфальтовой мастики. В зависимости от пропиточного материала и состава покровного слоя различают обычные асфальтовые армированные маты и с повышенной теплостойкостью. Армированные маты производят длиной 3—10 м, шириной до 1 м и толщиной 4–6 мм. Асфальтовые армированные маты применяют для устройства оклеечной гидроизоляции и уплотнения деформированных швов.
Беспокровные рулонные материалы на основе подразделяют на пергамин и толь беспокровный. Пергамин представляет собой кровельный и изоляционный материал, изготовленный из кровельного картона, пропитанного нефтяными битумами. Пергамин не имеет на поверхности покровного слоя.
Его производят на пергаминовых агрегатах, состоящих из размоточного станка для картона, магазина запаса картона, пропиточной ванны с отжимными вальцами, охлаждающих цилиндров и намоточного станка. Выпускают пергамин в рулонах площадью 20—(40+0,5) м 2 , массой 15 или 30 кг. Пергамин должен быть гибким и водонепроницаемым: под давлением 0,01 МПа в течение 10 мин не должно быть признаков проникания воды, водопоглощение не более 20 %, а разрывная нагрузка не менее 270 Н. Пергамин применяют как подкладочный материал под рубероид, а также для пароизоляции на горячих битумных мастиках.
Толь беспокровный изготовляют пропиткой кровельного картона каменноугольными дегтевыми составами. Для пропиточной массы применяют смесь отогнанного битума с песком, имеющую температуру размягчения 34–40 °C; отношение пропиточной массы к массе картона 1,15:1,0. Толь беспокровный применяют для устройства кровель как подкладочный материал под толь с крупнозернистой посыпкой, для пароизоляции, а также в многослойных плоских кровельных покрытиях на горячих дегтевых мастиках.
Гидроизол — беспокровный биостойкий гидроизоляционный рулонный материал, получаемый путем пропитки асбестовой бумаги нефтяным битумом. Гидроизол, в зависимости от качественных показателей, выпускают двух марок: ГИ-Г и ГИ-К. Этот кровельный материал изготовляют в рулонах шириной 95+0,5 см, длиной 20±0,4 м, толщиной 0,7 мм.
Допускается в одном рулоне соединять не более двух полотен гидроизола, из которых меньшее не короче 3 м. Края полотен в стыке должны быть ровно обрезаны. Поверхность полотна гидроизола должна быть гладкой, допускаются отдельные жирные пятна, не вызывающие склеивания полотна в рулоне. В разрезе гидроизол должен быть черным или черным с коричневым оттенком, без светлых прослоек непропитанной бумаги. Гидроизол применяют в качестве оклеечной гидроизоляции с использованием горячих битумных мастик, для устройства защитного противокоррозионного покрытия металлических трубопроводов, а также для гидроизоляции плоских кровель.
Фольгоизол — рулонный двухслойный материал, состоящий из тонкой рифленой фольги, покрытой с нижней стороны слоем битумно-резинового или битумно-полимерного вяжущего, минерального наполнителя и антисептика. Для приготовления битумно-резинового или битумно-полимерного вяжущего применяют следующие материалы: нефтяные битумы, дробленую резину марки РД, синтетические каучуки марок СКС-30, АРКМ-27 или битумкаучук, хризотиловый асбест 7-го сорта, сосновую канифоль, автомобильные моторные масла, каменноугольное масло и иден-кумаровую смолу. Фольга для фольгоизола применяется марки М (отожженная), а для гидроизоляционного фольгоизола – марки Т (нагартованная).
Фольгоизол – водонепроницаемый и долговечный материал, не требующий ухода в течение всего периода его эксплуатации. В силу отражательной способности фольги температура нагрева солнечными лучами кровли из фольги на 20 0 С ниже, чем температура аналогичных кровель черного цвета. Фольгоизол податлив в обработке, гибок, хорошо режется и гвоздится. Его внешняя поверхность может быть гладкой и рифленой, окрашенной в различные цвета атмосферостойкими лаками или красками.
Основные физико-механические показатели фольгоизола следующие: масса резинобитумного или полимерно-битумного вяжущего на 1 м 2 должна быть не менее 2000 г, водопоглощение – не более 3,5–4,0 г/м 2 , гибкость при стержне диаметром 20 мм – до 13 °C, температура хрупкости вяжущего по Фраасу – не выше —13 и – 20 °C, водонепроницаемость в течение 2 ч под давлением – 2,0–2,5 МПа. Фольгоизол производят двух видов: кровельный (ФК) на битумно-полимерном вяжущем, предназначенный для верхнего слоя рулонного ковра с различным уклоном и конфигурацией, и гидроизоляционный (ФГ), изготовленный на битумно-резиновом вяжущем и применяемый для устройства защитного покрытия тепловой изоляции трубопроводов. Фольгоизол выпускают в рулонах шириной полотна 960—1020 мм, площадью 10 м 2 .
Стеклоизол – рулонный кровельный и гидроизоляционный материал, полученный путем двустороннего нанесения на поверхность холста типа стеклоосновы резинобитумной массы. Стекло-рубероид – кровельный и гидроизоляционный материал на стеклянной основе. Получают его путем нанесения битума на обе стороны стекловолокнистого холста.
Лицевая поверхность рубероида равномерно покрывается сплошным слоем крупнозернистой или чешуйчатой посыпки, а обе стороны гидроизоляционного рубероида – пылевидной минеральной посыпкой. Стеклорубероид производят трех марок: С-РК – стеклорубероид кровельный с крупнозернистой посыпкой с лицевой стороны; С-РЧ – с чешуйчатой посыпкой с лицевой стороны; С-РМ – стеклорубероид гидроизоляционный с мелкой посыпкой с двух сторон. Этот материал применяют для нижних слоев кровельного ковра и для оклеечной гидроизоляции. Его производят толщиной полотна 2,5+0,5 мм, шириной 960—1000 мм; масса стеклянной основы должна быть не более 100 г/м 2 . Стеклорубероид должен быть водонепроницаемым и достаточно гибким.
Утяжеленный стеклорубероид – рулонный гидроизоляционный материал, получаемый путем нанесения битумной массы на биостойкую штапельную стеклосетку. Он предназначен для высококачественной гидроизоляции подземных и наземных частей зданий и сооружений (туннелей метрополитенов, мостов, гидросооружений).
Безосновные кровельные и гидроизоляционные рулонные материалы. Наибольшее применение получили резинобитумные материалы, выпускающиеся в виде изола, бризола и гидробутила.
Изол рулонный — кровельный и гидроизоляционный безосновный резинобитумный материал. Он долговечнее рубероида примерно в два раза, эластичен, устойчив против гниения и невлагоемок. Изол изготовляют из материалов, содержащих каучук в сочетании с нефтяными битумами, каменноугольными смолами, минеральными наполнителями. Изол выпускают в рулонах длиной до Юм, шириной 1 м, толщиной 2 мм, прочностью на разрыв не менее 0,4 МПа, водопоглощением за 24 ч не более 1 %, гибкостью на стержне диаметром 10 мм при 15 °C, теплостойкостью в течение 2 ч при 150 °C. Изол применяют для оклеечной гидроизоляции конструкции зданий, двух– и трехслойных покрытий пологих и плоских кровель на битуме и горячих мастиках.
Бризол — резинобитумный изоляционный материал, получаемый смешением нефтяного битума с дробленой резиной с введением асбестового волокна и пластификатора. Бризол производят шириной 0,4–0,45 м, толщиной до 2 мм и общей площадью рулона до 25 м 2 . Его применяют для антикоррозионной защиты подземных металлических трубопроводов.
Гидробутил — гидроизоляционный безосновный материал из бутилкаучука, отличается хорошей адгезией к бетону и металлу.
Источник: iknigi.net