Выделение вспомогательных материалов в отдельную группу определяется их второстепенной ролью в создании декоративно-отделочных покрытий. К примеру, битумы и дегти, обладающие специфическим запахом и черно-коричневым цветом, редко используются непосредственно в отделке. Однако в составе мастик, лаков, гидроизоляции эти материалы играют первостепенную роль.
Битумы и дегти представляют собой группу органических вяжущих. Битумы (природные, нефтяные, сланцевые) — вещества, состоящие из высокомолекулярных углеводородов нафтенового, ароматического и метанового рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных, полностью растворимые в сероуглероде. Дегти (каменноугольные, торфяные, древесные) — вещества, состоящие в основном из смеси высокомолекулярных ароматических углеводородов и их кислородных, азотистых и сернистых производных.
Химический состав битумов и дегтей сложен. В нем находится около 200 различных органических веществ. Битумы и дегти обладают рядом общих свойств:
Ролик производство битума
1) при нормальной температуре органические вяжущие — это твердые массы или густые жидкости темного, почти черного цвета;
2) при нагревании они размягчаются (разжижаются), а при охлаждении — отвердевают. Эта особенность позволяет применять их как связующее вещество;
3) они практически не растворяются в воде (а многие и в кислотах), но растворяются в органических растворителях (сероуглероде, хлороформе, бензоле, дихлорэтане и др.). Это позволяет их использовать при изготовлении лаков и мастик;
4) истинная и средняя плотности битумов и дегтей равны, так как они не имеют пористости, следовательно, практически водонепроницаемы;
5) битумы и дегти гидрофобны (не смачиваются водой);
6) учитывая свойства 4 и 5, можно сделать заключение о водостойкости и морозостойкости битумов и дегтей. Указанные свойства позволяют использовать их в качестве кровельных и гидроизоляционных материалов;
7) битумы и дегти имеют аморфное строение, поэтому у них нет определенной температуры плавления, а существуют интервалы размягчения, т. е. при нагревании они постепенно переходят из твердого состояния в вязкожидкое;
8) битумы и дегти при размягчении прочно сцепляются с камнем, деревом, металлом и др. (это свойство носит название адгезии). Используются при применении в качестве вяжущих веществ; переводить в рабочее состояние битумы и дегти можно не только расплавлением и растворением в органических растворителях, но и эмульгированием в воде. (Получение битумных эмульсий производят с помощью специальных добавок-эмульгаторов.)
При оценке качества битумов и дегтей необходимо знать их групповой состав. В групповой состав битумов входят:
масла (45 . 65%) — вязкие жидкости светло-желтого цвета с плотностью менее 1, состоящие из углеводородов с молекулярной массой 100 . 500; масла придают вяжущему подвижность и текучесть;
смолы (15. 30 %) — вязкопластичные высокомолекулярные аморфные вещества темно-коричневого цвета с плотностью около 1 и молекулярной массой 500. 1000; от их содержания зависят степень пластичности битумов и вяжущие свойства;
10 лекция Органические материалы деготь
В битумах содержатся также асфальтогеновые кислоты (до 1 %) — смолообразные вещества, способствующие более интенсивной адгезии битумов к каменным материалам.
Примесь в битуме кристаллического парафина (0,6. 8 %) понижает его качество, в частности повышает хрупкость при пониженных температурах.
Групповые углеводороды, как компоненты битума, образуют сложную систему. Дисперсионной средой в этой системе является молекулярный раствор смол или их части в маслах, а дисперсной фазой служат асфальтены. В пограничной зоне адсорбированы асфальтогеновые кислоты.
Если в системе имеется избыток дисперсионной среды, то комплексные частицы (мицеллы) свободно в ней перемещаются и не контактируют между собой. Это характерно для жидких битумов при нормальной температуре и для вязких битумов при повышенных температурах. При пониженном количестве дисперсионной среды и большем количестве мицелл они контактируют друг с другом и образуют мицеллярную пространственную сетку. Такие битумы характеризуются высокой вязкостью и твердостью при комнатной температуре.
В дегтях кроме масел (60. 80%) и смол (15. 25%) содержится свободный углерод (5. 25%) — твердое вещество с высокой молекулярной массой. В состав дегтей входят также нафталин, антрацен, фенолы и некоторые другие примеси.
По происхождению битумы делятся на природные, нефтяные (искусственные) и сланцевые.
Природные битумы образовались в результате естественного процесса окислительной полимеризации нефти. Они иногда встречаются в чистом виде, образуя озера, но чаще пропитывают горные породы — известняки, доломиты, песчаники. Такие породы называют битумными, или асфальтовыми.
Природные битумы получают из асфальтовых пород экстрагированием с помощью различных растворителей (но это дорогостоящий способ, поэтому он не получил достаточного распространения), или вывариванием в горячей воде.
Искусственные нефтяные битумы — продукты переработки нефти и ее смолистых остатков — по стоимости почти в шесть раз ниже природных. По способу производства они делятся:
на остаточные, полученные из гидрона путем дальнейшего глубокого отбора из него масел;
окисленные, получаемые окислением нефтяных остатков кислородом воздуха в кубах (конверторах) непрерывного или периодического действия;
крекинговые, получаемые переработкой остатков, образующихся при крекинге нефти;
компаундированные, получаемые смешиванием нефтяных продуктов различной вязкости;
битумы деасфальтизации, получаемые осаждением асфальтосмолистой части гидронов пропаном и другими растворителями.
У нас в стране наиболее распространен метод получения окисленных битумов.
Гудрон — остаток после отгонки из мазута масляных фракций; он является основным сырьем для получения нефтяных битумов.
Термин «сланцевые» битумы не совсем точен. По свойствам и химическому составу сланцевые битумы приближаются к битумным материалам, а по способу получения — к дегтям. Область применения сланцевых битумов в основном та же, что и нефтяных.
По назначению битумы подразделяются на строительные, кровельные и дорожные, а по основным свойствам делятся на марки.
Строительные нефтяные битумы выпускают трех марок: битум нефтяной БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10. Цифры показывают: числитель — температуру 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 кровельных и гидроизоляционных материалов, вырабатывают трех марок: битум нефтяной кровельный БНК-45/180 — пропиточный битум, БНК-90/40 и БНК-90/30 — покровные битумы. Цифры показывают: 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-40/60. Цифры показывают допускаемые пределы отклонения глубины проникания иглы при 25°С.
При разжижении вязких битумов жидкими нефтяными продуктами получают жидкие нефтяные битумы. В зависимости от скорости формирования структуры жидкие битумы делятся на три класса: БГ — быстро густеющие, СГ — среднегустеющие, МГ — медленногустеющие.
Жидкие битумы используют в основном при строительстве дорог (для обработки гравийных и щебеночных смесей, изготовления асфальтовых материалов).
Дегти получают в процессе деструктивной (нагревание без доступа воздуха) перегонки твердых видов топлива. В зависимости от исходного сырья получают каменноугольные, торфяные и древесные дегти. Наибольшее распространение в строительной практике получил каменноугольный деготь.
В состав каменноугольных дегтей входят определяющие их токсичные свойства каменноугольный пек (около 50%) и высококипящие фракции каменноугольной смолы.
Каменноугольные дегти в зависимости от значения вязкости подразделяют на шесть марок: Д — 1, Д — 2, Д — 3, Д — 4, Д — 5, Д — 6.
При переработке 1 т угля получают 700. 750 кг кокса, 300. 350 м3 коксового газа, 12. 15 л бензола, до 3 кг аммиака, 30. 40 кг сырого дегтя (сырой каменноугольной смолы).
Сырой каменноугольный деготь не пригоден для производства строительных материалов, так как содержит значительное количество летучих веществ и растворимых, вымываемых водой соединений, которые понижают их погодоустойчивость. При отгонке из сырого дегтя воды, всех легких и частично средних масел получают отогнанный деготь, а при дальнейшей отгонке средних и тяжелых масел получают антраценовое масло и пек.
Составленный деготь получают сплавлением пека с антраценовым маслом или с отогнанным дегтем. Составленные дегти наиболее пригодны для строительных целей, так как, изменяя соотношения между пеком и антраценовым маслом или отогнанным дегтем, можно получать составленные дегти требуемой вязкости и температуры размягчения.
Отогнанные и составленные дегти, антраценовое масло и пек используют как сырье в производстве дегтевых кровельных материалов, приклеивающих и покрасочных мастик.
В строительстве наиболее широко применяются битумные материалы (они более атмосферостойки), дегтевые же материалы служат ценным сырьем для получения разных химических продуктов. К тому же дегтевые материалы под действием влаги, кислорода воздуха, солнечной радиации сравнительно быстро стареют, становятся хрупкими и малопрочными. Но дегтевые материалы более биостойки, чем битумные. Стойкость к гниению объясняется высокой токсичностью содержащегося в дегтях фенола, например, карболовой кислоты.
Битумы и дегти объединяет близость состава и структуры и, как следствие, сходство основных технических свойств.
Важнейшими параметрами дегтей и битумов является вязкость, пластичность и теплостойкость. При необходимости для битумов и дегтей определяются дополнительные качественные показатели; температура вспышки, температура хрупкости, сцепление с каменными материалами и др.
1. Вязкость битумов и дегтей является характеристикой их структурно-механических свойств и зависит главным образом от температуры. При повышении температуры вязкость снижается, при понижении — резко возрастает; при отрицательных температурах битумы и дегти становятся хрупкими. Структурная вязкость для жидких битумов и дегтей определяется временем истечения пробы в секундах при постоянной температуре через отверстие стандартного вискозиметра размером 5 или 10 мм. Для полутвердых и твердых битумов структурированная вязкость, точнее текучесть (величина, обратная вязкости), измеряется в условных единицах по глубине проникания иглы в битум при определенной нагрузке, температуре, времени погружения.
2. Пластичность битумов характеризуется условно величиной растяжимости нити до разрыва, выраженной в сантиметрах, при температуре 25°С.
3. Теплостойкость битумов и дегтей, имеющих аморфное строение, определяется на приборе «кольцо и шар» по температуре, при которой битум или пек, залитые в кольцо, выдавливаются на определенную глубину (2,54 см) под действием массы стального шарика.
4. Температура вспышки характеризует степень огнеопасности битума при разогревании в котлах.
5. Температурой хрупкости названа температура, при которой образуется первая трещина на изгибаемом тонком слое битума, нанесенном на стальную пластинку специального прибора. Чем ниже температура хрупкости битума, тем выше его морозостойкость и тем выше качество битума.
6. Растворимость в органических растворителях.
7. Содержание водорастворимых соединений (извлекаемых водой в виде раствора или выделяемых из него в виде эмульсии).
9. «Пассивные» сцепления с мрамором и песком и др. Каменноугольные дегти и битумы — горючие вещества; температура вспышки дегтя — 150. 190°С, температура воспламенения — 180. 270°С; температура самовоспламенения выше 540°С. Температурные пределы воспламенения паров: нижний — выше 120°С, верхний — выше 150°С.
Температура вспышки битума 220. 240°С (в зависимости от марки), минимальная температура самовоспламенения 300. 368°С.
Хранят дегти и битумы в закрытых хранилищах, оборудованных устройствами для обогрева паром. В строительстве битумы и дегти применяют: для производства рулонных кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих материалов; изготовления различных мастик, паст, эмульсий и простейших лаков; приготовления асфальтовых бетонов и растворов.
80. Битумные и дегтевые рулонные кровельные материалы, несмотря на некоторые существенные недостатки по сравнению с асбестоцементными и черепицей (меньшая долговечность и огнестойкость, необходимость устройства для их укладки сплошной обрешетки), широко применяют в строительстве, особенно в промышленном. Они позволяют устраивать кровли с малым уклоном, плоские кровли и крыши сложной конфигурации; при их применении сокращаются расходы на эксплуатацию кровли в условиях агрессивной среды и т. п.
В общем объеме всех видов кровельных материалов около 50 % приходится на долю мягкой кровли.
Источник: studopedia.ru
Дегти
Дегти [гудрон, смолы] – продукты разложения органических веществ, главным образом, твердых видов топлива, без доступа воздуха; в зависимости от исходного сырья различают каменноугольные, буроугольные, торфяные, древесные и сланцевые. (Таr – англ., Тееr – нем., Goudron – фр., Catrame – ит.).
[Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог. Москва 1967]
Рубрика термина: Асфальт
Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград . Под редакцией Ложкина В.П. . 2015-2016 .
Полезное
Смотреть что такое «Дегти» в других словарях:
Дегти сланцевые — [битумы сланцевые] – дегти, приготовленные из сырых сланцевых дегтей (смол) и применяемые для строительства дорожных одежд. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные — – получаемые при деструктивном разложении каменного угля и, в зависимости от целей исходного сырья, разделяемые на коксовые и газовые. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные высокотемпературные отогнанные — – получаемые из высокотемпературных каменноугольных сырых дегтей (смол) после отгона от них воды, легких и средних масел, а иногда и части тяжелых масел (до 250°). [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные газовые — Дегти каменноугольные газовые – получаемые при газификации топлива и производстве светильного газа. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог. Москва 1967] Рубрика термина:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные дорожные составленные — – получаемые путем смешения пека и масел или других дегтевых материалов в пропорции, обеспечивающей необходимую вязкость дорожного дегтя, и удовлетворяющие требованиям ГОСТ. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные коксовые — Дегти каменноугольные коксовые – получаемые в результате коксования исходного сырья. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог. Москва 1967] Рубрика термина: Асфальт Рубрики … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные наполненные — Дегти каменноугольные наполненные – применяемые с введением в них тонкодисперсных материалов (из угля, шлаков, известняков, доломитов) для повышения их погодоустойчивости и теплоустойчивости. [Словарь основных терминов, необходимых при… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные низкотемпературные — – получаемые из низкотемпературных сырых каменноугольных дегтей (смол) после отгона из них воды, легких и средних масел. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог. Москва… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные смешанные — Дегти каменноугольные смешанные – сплавы низкотемпературных дегтей марок ДН 7 или ДН 8 с высокотемпературными дегтями или маслами высокотемпературных дегтей. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Дегти каменноугольные сырые высокотемпературные — Дегти каменноугольные сырые высокотемпературные – получаемые в результате коксования каменных углей при температуре 900 1200°. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Источник: construction_materials.academic.ru
IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017
Темой статьи являются органические вяжущие вещества. К органическим вяжущим веществам относятся битумные вяжущие вещества, дегтевые и асфальтовые вяжущие вещества.
Битумы используются в строительстве с древних времен и постоянно с развитием строительства появляются новые способы применения битумов. Применение битума на сегодняшний день очень актуальная тема. Самое распространенное применение битума – это кровельные материалы. В зависимости от уклона крыши и располагаемой суммы выбирается материал.
Наиболее дешевыми являются рулонные кровельные материалы, новый материал на рынке – гибкая черепица. Он более удобный в укладке, а так же при замене обходится меньшими затратами труда и денежных средств, при этом не менее долговечен.
Применение битумных мастик так же распространено т.к имеет множество важных в строительстве свойств, имея при этом сравнительно меньшую стоимость. Нашу жизнь невозможно представить без асфальта. Асфальт так же делают из битума и имеет разные варианты укладки. Существует множество его разновидностей.
Рассмотрение всех этих аспектов и является задачей этого реферата, так же мы рассмотрим аспект переработки или утилизации материалов и аспект экономии материалов. Актуальность этого вопроса очевидна так как продукты получаемые из органических вяжущих необходимы для привычной уже жизни человека, а так же с развитием экологии мы стремимся производить как можно менее вредные вещества, но при этом улучшать физические характеристики производимых материалов.
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 ам- барах и зернохранилищах (битумная обмазка способствовала длительному хранению зерна и других сельскохозяйственных продуктов). С середины 19в. с помощью битумных вяжущих стали укладывать дорожные покрытия.
В 1300 г. 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. 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.
2. Битумные вяжущие вещества
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.
В зависимости от вязкости нефтяные битумы делят на:
Жидкие битумы применяют в качестве вяжущего в подогретом до 60- 1000С 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 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.
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 получения – к дегтям. Область применения сланцевых битумов в основном та же, что и нефтяных.
твердые нефтяные битумы применяют в производстве рулонных кровельных материалов, битумных мастик;
полутвердые – для изготовления гидроизоляционных материалов, битумных обмазок, асфальтовых растворов и бетонов и других мате- риалов;
жидкие – преимущественно для дорожного строительства.
Состав битумов: 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 кисло- рода 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-%):
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;
Недостатки битумных вяжущих – старение – процесс медленного изменения состава и свойств битума, сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Происходит оно от действия солнечного света и кислорода воздуха, поэтому на стройплощадках битум хранят под навесом или в специальных закрытых складах, защищая их от действия солнечных лучей и атмосферных осадков.
3 Дёгтевые вяжущие вещества
Дегтевые вяжущие получают в процессе деструктивной (нагревание без доступа воздуха) перегонки твердых видов топлива (каменного и бурого угля, торфа, горючих сланцев и др.); в настоящее время имеют меньшее применение, чем битумные. Деготь (каменноугольный, древесный, торфяной) темно- коричневого цвета с характерным резким запахом нафталина и фенола.
Состоит из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных. В сыром виде каменноугольный деготь в строительстве не применяют, так как он содержит воду и летучие фракции. Химический состав дегтей сложен. В нем находится около 200 различных органических веществ. В зависимости от исходного сырья получают:
В строительстве чаще применяют дегтевые каменноугольные вяжущие: каменноугольный деготь и каменноугольный пек.
Сырой каменноугольный деготь не пригоден для производства строительных материалов из-за содержания значительного количества летучих веществ и растворимых, вымываемых водой соединений, которые понижают их погодоустойчивость.
Каменноугольный пек – твердое хрупкое аморфное вещество черного цвета с характерным блеском и раковистым изломом, с плотностью 1,28 г/см 3 и температурой размягчения 50-60°С, не растворимое в воде, но растворимое в органических растворителях. Получают пек следующим образом: из сырого дегтя сначала отгоняют воду (при 100°С), все легкие (при 170°С) и часть тяжелого, шпалопропиточного масла (при 270-300°С) самого тяжелого антраценового масла (при 360°С), в результате получают отогнанный деготь – пек, который применяют в строительстве.
Следует помнить, что пек – токсическое вещество; при работе с ним необходимо соблюдать правила безопасности, защищать кожу, слизистые оболочки. Пек сплавляют с антраценовым маслом или отогнанным дегтем и получают составленный деготь, который обладает высокими вяжущими и приклеивающими свойствами, малой хрупкостью и слабо размягчается под действием солнечных лучей. Он наиболее пригодный для строительных целей. Пек в зависимости от температуры размягчения, зольности и содержания влаги производят двух марок: среднетемпературный и высокотемпературный.
Отличительные особенности дёгтевых материалов от битумных:
· под действием влаги, кислорода воздуха, солнечной радиации сравнительно быстро стареют, становятся хрупкими и малопрочными. Старение вызвано испарением масел и вымыванием фенолов водой. Дегтевые материалы становятся хрупкими и теряют гидрофобность, эластичность, покрываются трещинами;
· более биостойки, чем битумные. Стойкость к гниению объясняется высокой токсичностью содержащегося в дегтях фенола (карболовой кислоты).
Применение — дегтевые материалы служат ценным сырьем для получения разных химических продуктов.
Дёгти водостойки и морозостойки, поэтому их используют в качестве кровельных и гидроизоляционных материалов. Дегти имеют аморфное строение, поэтому у них нет определенной температуры плавления, а существуют интервалы размягчения, т.е. при нагревании они постепенно переходят из твердого состояния в вязкожидкое; Дегти обладают антисептическими свойствами, поэтому материалы на основе дегтя применяют для защиты от гниения: дегтем пропитывают шпалы, столбы и др.
Каменноугольные дегти – горючие вещества; температура вспышки дегтя – 150-190°С, температура воспламенения – 180-270°С; температура самовоспламенения выше 540°С. Температурные пределы: нижний – выше 120°С, верхний – выше 150°С. Хранят дегти в закрытых хранилищах, оборудованных устройствами для обогрева паром.
Применение – в строительстве дегти применяют для производства рулонных кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих материалов, изготовления различных мастик, паст, эмульсий и простейших лаков, приготовления асфальтовых бетонов и растворов; дёгтевые вяжущие применяют при строительстве дорог и изготовлении кровельных материалов. При оценке качества дегтей необходимо знать их групповой состав. В него входят
· масла — вязкие жидкости светло-желтого цвета, состоящие из углеводородов, водорода, серы и незначительно кислорода и азота. Придают вяжущему подвижность, текучесть, увеличивают испаряемость и снижают температуру размягчения;
· смолы (твёрдые и мягкие) – вязкопластичные высокомолекулярные аморфные вещества темно-коричневого цвета, от содержания которых зависят степень пластичности, растяжимости битумов и вяжущие свойства. По химическому составу они в основном относятся к гетероцик- лическим ароматическим высокомолекулярным соединениям, в состав которых входят углерод, водород, кислород и сера и др. Таблица 19 (в Приложении)
Смешивание битума с дегтем или с дегтевыми продуктами (например, антраценовым маслом) позволяет получить битумно-дегтевые материалы, отличающиеся более высокой смачивающей и адгезионной способностью, биохимической стойкостью, что весьма важно при изготовлении кровельных и гидроизоляционных материалов на картонной основе.
4. Асфальтовые и дёгтевые растворы и бетоны
Асфальтовый раствор – уплотненная смесь асфальтового вяжущего с мелким заполнителем – песком (чистый и сухой песок с наибольшей крупностью зерен 5 мм). Асфальтовое вяжущее – смесь нефтяного битума (9-11%) с минеральным порошком (из известняков, доломита, мела, асбеста, шлака). Последний уменьшает расход битума и повышает температуру размягчения раствора.
Для повышения качества раствора в его состав вводят асфальтовый порошок, содержащий природный битум. Минеральные порошки при смешивании с битумом образуют структурированную систему, обладающую повышенной прочностью и водоустойчивостью.
Изготовляют асфальтовые растворы на специализированных заводах следующим путём: в варочный котел загружают битум и смесь сухих компонентов раствора. При постоянном перемешивании смесь нагревают до 180°С. При достижении полной однородности раствора его в горячем со- стоянии подают на место укладки. Укладывают асфальтовые растворы слоем толщиной 20-30 мм на сухое уплотненное основание, уплотняют и заглаживают гладилками или механическими катками.
Применение — асфальтовые растворы применяют в строительстве для устройства полов промышленных зданий и складов, для покрытия тротуаров, плоских крыш, в качестве основания для плиточных полов.
Пластичные уплотняются легко, жесткие — трудно (с использованием тяжелых катков или вибрации). По способу применения бетоны делят на укладываемые:
· в горячем состоянии
Наиболее распространены горячие асфальтобетонные смеси, имеющие при укладке температуру 140-170°С. Технология их производства следующая: смесь предварительно высушенных и подогретых до 180-200°С минерального порошка, песка и щебня загружают в смеситель с расплавленным битумом и перемешивают до готовности.
Горячие смеси перевозят на автосамосвалах и укладывают только на прочное сухое основание. Основанием для покрытия может быть слой бетона, булыжная мостовая, иногда слой щебня или булыжника. Асфальтобетон укладывают в один или два слоя, затем укатывают тяжелыми катками. По краям дорожного покрытия должны быть устроены бортовые камни.
После остывания через 1-2 ч асфальтобетон отвердевает, приобретая плотность и прочность. Асфальтобетонные смеси, укладываемые в холодном состоянии, приготовляют на жидких битумах. Эти смеси набирают прочность в течение нескольких дней. Твердение происходит в результате окисления, испарения и частичного поглощения основанием вяжущего вещества. Преимущество их в том, что их можно укладывать в сырую и холодную погоду, их стоимость ниже, но они менее долговечны и прочны.
Преимущества асфальтового бетона — высокая прочность, хорошее сопротивление упругим и пластическим деформациям, ровность и гигиеничность покрытия, легкость очистки. Применение — асфальтобетон применяют для дорожного покрытия, для устройства полов промышленных цехов, складов, хранилищ, плоской кровли, стяжек.
Дегтевые растворы и бетоны — аналогичны асфальтовым, только для их приготовления используют дегтевые вяжущие. Однако по своему качеству они уступают асфальтовым. Дегтевые растворы и бетоны обладают меньшими износо- и водостойкостью, теплоустойчивостью и атмосферостойкостью.
Применение — в строительстве для устройства покрытия на дорогах второстепенного значения и для ремонта.
Эксплуатация строительных материалов:
1. Гибкая черепица появилась на строительном рынке России относительно недавно. При выборе материала для кровли, стоит учесть метеорологические и биологические факторы. К первым факторам относятся количество солнечных дней, нагрузки в виде снега и ветра, температура и атмосферные осадки. К биологическим факторам относятся живые организмы.
Также надо учитывать назначение и внешний вид постройки, уклоны скатов. Всем выше перечисленным требованиям отлично удовлетворяет такой стройматериал, как битумная черепица. Эта черепица представляет собой многослойные пластины небольшого размера. Каждая пластина имеет фигурную вырубку с одного края.
Структура данного материала очень напоминает рулонные покрытия. А на самом деле это штучный материал. Гибкая черепица имеет долгий срок службы, так как деформации происходят отдельно в каждой пластине. Одно из главных качеств мягкой кровли – ее высокая гидроизоляция. Кроме того, она красиво смотрится на крышах домов.
При сильном ветре и дожде битумная черепица избавит вас от нежелательных звуков. А еще такую кровлю можно укладывать под любым углом наклона. Не составит труда установить такую черепицу на криволинейных поверхностях, имеющих множество плоскостей и переходов, так как она без проблем подгоняется на стыках. Количество отходов при этом будет минимально.
Срок службы такой черепицы в среднем составляет 15 лет. А в некоторых случаях может прослужить и 25 лет. А еще данный материал способен продлить срок службы самой кровельной конструкции.
В случае повреждения такой кровли ее будет легко восстановить. Для этого надо будет заменить испорченные плитки новыми. Плюсами гибкой черепицы является ее небольшой вес, она не требует специального ухода, морозоустойчива, не поддается гниению и коррозии.
Основу материала представляет стеклохолст, который покрыт с двух сторон окисленным битумом. С лицевой стороны наносят минеральную крошку, а на нижнюю сторону – самоклеящийся модифицированный битум.
2. Асфальтирование дорог обязательно должно осуществляться в строгом соответствии со всеми техническими требованиями, предъявляемыми проектной документацией. Все действия, совершаемые рабочими, должны отвечать документации, в противном случае возникает риск нарушения технологии и получения некачественного результата.
Асфальт должен укладываться при температуре воздуха не менее +5 градусов осенью и +10 градусов в весеннее время. Асфальтирование нельзя производить при дожде, снеге и других осадках. Необходимо осуществлять тщательный демонтаж старого асфальтового покрытия, прежде чем уложить новое. Только при соблюдении всех требований можно гарантировать качественный результат.
Эксплуатация строительных материалов
Срок службы асфальтового покрытия зависит в первую очередь от соблюдения технологий при его укладке и использования качественных материалов. Гарантированный срок эксплуатации асфальта составляет около десяти лет. Однако в процессе эксплуатации под воздействием природных и техногенных факторов этот срок может уменьшаться. При плохих погодных условиях и интенсивной эксплуатации дорожного покрытия сроки службы асфальта могут сократиться до пяти лет даже при тщательном соблюдении всех технических требований к его укладке.
Продлить срок эксплуатации дорожного покрытия может своевременный ремонт, устранение ям, неровностей и трещин по мере их появления. Ремонтные работы не требуют больших финансовых и временных затрат, в отличие от прокладки нового асфальта.
3. Битумные мастики.
Нефтяной битум долгое время был единственным материалом для гидроизоляции строительных
В чистом виде битум нельзя назвать хорошим гидроизолятором. Причина заключается в том, что после остывания битумная пленка растрескивается от низких температур, а под действием летней жары начинает течь. Поэтому строительная наука вела постоянный поиск добавок, устраняющих эти недостатки.
В качестве компонентов, препятствующих растрескиванию битума, сегодня используется латекс, резина, масло и каучук. Кроме них, в состав мастик на основе битумных смол вводят различные минеральные вещества: базальтовую вату, асбест, золу, известь, измельченный кварц или кирпичную пыль. Наполнители армируют гидроизоляцию, повышая ее трещиностойкость и твердость, а также экономят основное вяжущее вещество. Кроме этого, применение битумной мастики для защиты металлических конструкций требует от нее хороших антикоррозионных качеств. Поэтому в состав современных битумных композиций добавляют ингибиторы – вещества, замедляющие коррозию железа.
В зависимости от вида добавок, улучшающих эластичность и прочность мастик, гост делит их на резино-битумные, полиуретан-битумные, битумно-латексные, битумно-каучуковые и битумно-масляные.
Каждый из перечисленных составов это одна и та же битумно-полимерная мастика, свойства и способ нанесения которой отличаются не существенно. Резина и каучук, латекс и полиуретан создают однородное гидроизолирующее покрытие, устраняя два главных недостатка нефтяного битума – текучесть при высоких температурах и образование трещин при низких.
Между собой битумные мастики отличаются по прочности и эластичности образуемой пленки, а также температурным режимом эксплуатации.
Например, битум с полиуретаном или каучуком является рекордсменом эластичности. Образуемая им защитная пленка может увеличить первоначальную длину почти в 20 раз, не образуя разрывов.(рис 8)
Исключением является битумная композиция, содержащая масляный растворитель. Это нетвердеющая мастика. Она идеально подходит для изоляции подземных коммуникаций, подверженных постоянному воздействию грунтовых вод и вибрационных нагрузок.
Аналогична по своим свойствам холодная битумно-каучуковая мастика, обладающая высокими эксплутационно-технологическими характеристиками:
Не требует проведения огневых работ
Оптимальна для обработки сложных профилей, стыков, примыканий и переходов разных поверхностей
Образует однородное и ровное покрытие
Биоцидна и антисептична
Имеет высокую теплостойкость (до +100С), морозостойкость (до -60С) и адгезию к наклонной поверхности (до угла 45°)
Срок службы достигает 25 лет.
Битумно-каучуковый мастичный состав можно применять как для мелкого, так и для среднего ремонта кровельных покрытий, гидроизоляции бетонных емкостей, подвалов, санузлов и балконов.
Недорогая битумно-латексная мастика производится путем смешивания нефтяного битума с эмульсией синтетического каучука (латекса). Она проста в нанесении, хорошо удерживается на основании, устойчива к воде и агрессивным веществам. Эластичность у данной гидроизоляции сохраняется плоть до температуры -35 С, а текучесть наблюдается при нагреве выше +80С.
Наносится латексный мастичный состав без предварительного нагрева. Им можно изолировать любые виды строительных конструкций, а также клеить рубероид, фанеру и утеплитель.
Срок службы мастик зависит от показателей прочности сцепления с основанием и варьируется от 8-10, 10-12 и 20-25 лет
Заключительная стадия жизненного цикла строительных материалов.
Рециклинг асфальта — обычная практика в асфальтовой промышленности. Типичные методы переработки асфальта включают: 1) удаление / переработку кусков асфальта в новой партии горячей асфальтовой смеси, 2) измельчение асфальтового покрытия и его переработка для немедленной укладки.
Практика, которая не так популярна, представляет собой локальную, ночную переработку старого асфальта, для ремонта выбоин, с целью сокращения стоимости обслуживания / утилизации. Возвращение асфальта в оборот для ремонта дорог становится экономически эффективным решением в области ремонта дорог и скрывает в себе сразу несколько преимуществ. Доктор Жанпинг Ю (Zhanping You), инженер-нефтяник, доктор философии, профессор машиностроения в Мичиганском технологическом университете, провел обширное исследование на тему вторичной переработки асфальта. Исследование доктора Ю показывает, что «асфальт — материал на 100% годный к переработке» и «является наиболее перерабатываемым материалом в Соединенных Штатах».
2. Битумы (лаки,краски,мастики)
Битум не относится к высокотоксичным веществам, однако оказывает негативное воздействие на окружающую среду и организм человека. Отрицательные стороны его применения заключается в том, что брак и отходы практически не принимаются для крупнотоннажной утилизации. Путями переработки является длительная деструкция в кислых прудах или использование в качестве вторичного сырья на мелких производствах.
Накапливание залежей нефтепродуктов наносит вред окружающей среде, поэтому все чаще применяют деструктивные методы утилизации. Основной способ переработки битумных отходов заключаются в высокотемпературной обработке без доступа воздуха. При этом образуются кокс, газообразные смеси и жидкие продукты.
Полученные газы применяются как топливо, а кокс охотно покупается по небольшой цене металлообрабатывающими предприятиями. Жидкую смесь можно также использовать как энергетическое топливо или как сырье для предприятий химической промышленности.
При капитальном ремонте зданий или твердых покрытий не стоит выбрасывать отходы, засоряя окружающую среду. Практически в каждом регионе существуют службы или частные компании, которые занимаются переработкой нефтяного строительного мусора. Услуги таких фирм относительно недорогие, а иногда вообще бесплатные – свою прибыль производства получают за счет реализации регенерированной или переработанной нефтяной продукции.
Источник: scienceforum.ru