Органические вяжущие. (Лекция 12)

с серой, кислородом и азотом.
Классифицируют органические вяжущие по составу на:
БИТУМНЫЕ, состоящие из нефтяных битумов или из сплавов нефтяных и природных битумов;
ДЕГТЕВЫЕ, каменноугольные или сланцевые;
ГУДРОКАМОВЫЕ - продукты совместного окисления гудрона и каменноугольных масел;
ДЕГТЕ- БИТУМНОПОЛИМЕРНЫЕ, содержащие кроме органического вяжущего добавку полимера.
Важнейшие свойства органических вяжущих: гидрофобность, водонепроницаемость, стойкость к действию кислот, щелочей, агрессивных жидкостей и газов, способность прочно сцепляться с камнем, деревом, металлом, приобретать пластичность при нагревании и увеличивать вязкость при охлаждении.
Недостатки органических вяжущих: зависимость свойств от температуры, хрупкость при отрицательных температурах, низкие температуры размягчения, горючесть, склонность к старению.

неуглеводородных производных.
По происхождению битумы делятся на природные и нефтяные.
Природные битумы чаще встречаются в виде битуминозных пород
и реже в виде залежей почти чистого битума.
Нефтяные битумы в зависимости от способа производства подразделяются на остаточные, окисленные и крекинговые.
ОСТАТОЧНЫЕ БИТУМЫ образуются в остатке после атмосферно-вакуумной перегонки легких малосмолистых нефтей.
ОКИСЛЕННЫЕ БИТУМЫ получают окислением остатков переработки нефти и гудрона с целью придания им определенной вязкости.
КРЕКИНГОВЫЕ БИТУМЫ образуются как остаточный продукт после крекинга (химического расщепления тяжелых углеводородов) тяжелых смолистых нефтей.

битумы.
Жидкие в свою очередь делятся на три класса:
среднегустеющие (СГ);
медленногустеющие (МГ), полученные разбавлением вязких
битумов;
медленногустеющие окисленные (МГО), полученные из остаточных
или частично окисленных нефтепродуктов.
По назначению битумы делятся на
строительные,
кровельные,
дорожные вязкие и жидкие,
гидроизоляционные,
специальные (изготовление лакокрасочных материалов).

метанового (СnH2n+2), нафтенового (СnН2n), ароматического (СnН2n) рядов и
неуглеводородных производных.
Групповой состав битумов.
Перечень найденных в битумах углеводородов состоит из более 300 наименований. Для исследования структуры и свойств битумов пользуются, так называемым, групповым составом, т.е. выделяют отдельные группы углеводородов со сходными свойствами.
МАСЛА - Содержание - 40..60 %. Масла определяют подвижность и текучесть битума.
СМОЛЫ - легкоплавкие вязкопластичные вещества твердые или полутвердые. Содержание в битуме- 20...40 %, определяют эластичность и растяжимость вяжущего.
АСФАЛЬТЕНЫ - твердые неплавкие вещества. Содержатся в битуме в количестве 10...25 %, определяют процессы структурообразования, повышают вязкость и температуроустойчивость битума.
АСФАЛЬТОГЕНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ АНГИДРИДЫ - густой смолистой или масляной консистенции вещества. Содержатся в битуме в количестве 1 %, за счет присутствия в них большого количества гетероатомов определяют интенсивность прилипания вяжущего к каменным материалам.
КАРБЕНЫ И КАРБОИДЫ - твердые вещества. Содержатся в основном в крекинг-битумах в количестве 1...2 %, повышают вязкость и хрупкость битума.
ПАРАФИН - твердое вещество, при содержании его более 3,5% снижается растяжимость , ухудшается структура и повышается температура затвердевания битума.
Малейшие изменения в исходном сырье и технологии его переработки ведут к изменению состава битума и его свойств.

в пределах 0,5...0,6 Вт/м˚С.
ВЯЗКОСТЬ (твердость) зависит от температуры и определяется по ГОСТу на пенетрометре при 0˚С или 25˚С по глубине погружения иглы в битум. Измеряется вязкость в градусах пенетрации, один градус пенетрации 1П = 0,1 мм.
РАСТЯЖИМОСТЬ (пластичность) зависит от температуры и определяется на дуктилометре при 25˚С на образцах-восьмерках; она характеризуется длиной растяжения образца до момента его разрыва, в см.

температуре, когда сосулька из битума коснется нижнего диска прибора. Она является верхним температурным пределом применения битума.
ТЕМПЕРАТУРА ХРУПКОСТИ - это температура, при которой появляется первая трещина в тонком слое битума, нанесенного на стальную пластинку стандартного прибора при ее изгибе и распрямлении. Это нижний температурный предел применения битума.
ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ - это температура, при которой газообразны продукты, выделяющиеся из битума при нагревании, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую на короткое время при поднесении к ней открытого огня. Она лежит в пределах 230...240˚С.

гидроизоляционных материалов.
КОГЕЗИЯ - свойство, характеризующее прочность внутренней структуры битума.
АДГЕЗИЯ - свойство, характеризующее интенсивность прилипания битума к различным материалам.
ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ характеризуется стойкостью к растворам соляной кислоты до 25%, уксусной до 10%, щелочи до 50% концентрации. Менее стойки битумы к оксидам азота, содержащимся в атмосфере, а также к действию концентрированных кислот, в органических растворителях битумы растворяются хорошо.
СТАРЕНИЕ - повышение хрупкости и снижение гидрофобности под действием света, кислорода воздуха, повышенных температур за счет уменьшения содержания смолистых веществ и масел.
СТОЙКОСТЬ ПРОТИВ ГНИЕНИЯ ярко выражена у битумов.

размягчения, по вязкости при 25˚С, растяжимости и температуре вспышки.
Маркировка битумов включает буквенные индексы (БН – битум нефтяной строительный, БНК - битум нефтяной кровельный) и цифры, числитель которых указывает температуру размягчения, а знаменатель - среднее значение вязкости в градусах пенетрации.
Марки строительных битумов: БН 50/50,
БН 70/30,
БН 90/10.
Марки кровельных битумов: БНК 45/180,
БНК 90/40,
БНК 90/30.

сухой перегонке каменного и бурого угля, дерева с целью получения кокса, полукокса и газообразного топлива.
Химический состав дегтей очень сложен, преимущественно это углеводороды ароматического ряда и их производные с кислородом, азотом, серой.
Свойства дегтей
ПЛОТНОСТЬ
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
ВЯЗКОСТЬ (твердость)
РАСТЯЖИМОСТЬ (пластичность)
ТЕМПЕРАТУРА РАЗМЯГЧЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРА ХРУПКОСТИ
ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ
ВОДОУСТОЙЧИВОСТЬ И ГИДРОФОБНОСТЬ
КОГЕЗИЯ
АДГЕЗИЯ
ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ
СТАРЕНИЕ
СТОЙКОСТЬ ПРОТИВ ГНИЕНИЯ
такие же, как у битумов, однако они обладают меньшей тепло- и погодоустойчивостью, т.е. повышенным старением, что приводит к появлению хрупкости и растрескиванию.
дегти обладают повышенной адгезией.

вяжущие для производства асфальтовых и дегтевых бетонов и растворов, для производства герметизирующих материалов, для кровельных и гидроизоляционных материалов.
АСФАЛЬТОВЫЕ И ДЕГТЕВЫЕ БЕТОНЫ И РАСТВОРЫ.
АСФАЛЬТОВЫЙ БЕТОН - это искусственный каменный материал конгломератного строения, полученный в результате затвердевания рационально подобранной смеси органического вяжущего, минерального порошка, крупного и мелкого заполнителя (щебня и песка).
По назначению асфальтовые бетоны делятся на дорожные, аэродромные, гидротехнические, промышленного назначения (устройство полов и плоских кровель промышленных зданий, складов, гаражей и т.д.), декоративные (для устройства разделительных полос, для оформления площадей и т.п.).

МИНЕРАЛЬНЫЙ ПОРОШОК - тонкомолотые известняк, доломит, мел, асбест, шлак. Смесь минерального порошка с битумом называется асфальтовым вяжущим.
Минеральный порошок обеспечивает перевод битума из объемного состояния в тонко - пленочное, что значительно облегчает равномерное распределение битума в минеральной смеси. При этом минеральный порошок сокращает расход битума, повышает температуру размягчения асфальтового бетона, водонепроницаемость, прочность морозостойкость.
ЩЕБЕНЬ - крупный заполнитель, получают из прочных и морозостойких горных пород, он выполняет роль несущего каркаса в асфальтовом бетоне. Диаметр зерен щебня 5...40 мм.
ПЕСОК - мелкий заполнитель; для асфальтового бетона используют чистые природные и искусственные пески, с содержанием пыли не более 3 %, с размером зерен 2,5...0,16 мм. Песок заполняет пустоты между зернами крупного заполнителя.

всех ее составляющих с последующим перемешиванием. Перед перемешиванием заполнители и битум нагревают до определенной температуры. Готовую асфальтобетонную смесь на место укладки привозят в автосамосвалах, затем ее с помощью асфальтоукладчика укладывают на подготовленное основание и уплотняют моторными статическими катками (массой 5...14 т) или более эффективными вибромоторными катками (массой 0,5...4,5 т).
По технологическим особенностям и виду применяемого битума асфальтобетонные смеси делятся на горячие и холодные.
Основные свойства асфальтовых бетонов.
ПРОЧНОСТЬ асфальтовых бетонов, в отличии от цементных, сильно зависит от температуры, но асфальтобетоны лучше чем цементные противостоят коррозии.
ПОРИСТОСТЬ их колеблется от 5 до 7 %. Плотные бетоны практически водонепроницаемы и обладают высокой морозостойкостью.
БИОСТОЙКОСТЬ асфальтобетонов характеризуется стойкостью к влиянию бактерий, разлагающих сложные органические вещества. Для ее увеличения в асфальтовый бетон добавляют антисептики.
ШЕРОХОВАТОСТЬ И СДВИГОУСТОЙЧИВОСТЬ определяются содержанием в минеральной части щебня, минерального порошка, песка и битума и увеличивается с повышением доли щебня.

вяжущего используют каменноугольные или составленные дегти.
По свойствам дегтебетон уступает асфальтобетону, обладая меньшей прочностью при сжатии, меньшей износоустойчивостью и теплостойкостью, меньшей атмосфероусточивостью. При длительном воздействии воды из дегтебетона могут вымываться некоторые растворимые компоненты дегтей (фенолы), обладающие токсичностью и отравляющие грунтовые воды и водоемы.
Дегти интенсивно подвергаются старению, поэтому свойства дегтебетонов со временем изменяются в большей степени, чем у асфальтобетонов. Дегтебетон менее пластичен, поэтому обладает повышенной хрупкостью в сравнении с асфальтобетоном.
Дегтебетон подразделяется на укладываемый в горячем состоянии и в холодном состоянии.
Минеральные материалы для дегтебетона и требования к ним такие же, что и для асфальтобетона.
Дегтебетон применяют для устройства покрытий на дорогах второстепенного значения и в ненаселенных пунктах.
Растворы асфальтовые и дегтевые отличаются от бетонов отсутствием в них крупного заполнителя. Их применяют в основном в качестве гидроизоляционных материалов.