Лекція 4 органічні в’яжучі речовини

Класифікація органічних в'яжучих речовин. Характеристика основних груп. Вимоги до якості

Характеристика бітумних в'яжучих речовин. Класифікація, маркування, склад, властивості, застосування

Характеристика дьогтьових в'яжучих речовин. Класифікація, маркування, склад, властивості, застосування

Характеристика асфальтових і дьогтьових розчинів і бетонів

Згідно з археологічними дослідженнями, органічні в'яжучі почали застосовувати в будівництві 4500-5000 років назад: природний бітум і смолу використовували в якості в'яжучих і гідроізоляційних матеріалів в різних спорудах Стародавнього Єгипту і Вавилона, ізоляції каналів і водостоків, фундаментів палаців і храмів, стін і підлоги в коморах і зерносховищах (бітумна обмазка сприяла тривалому зберіганню зерна та інших сільськогосподарських продуктів). З середини 19в. за допомогою бітумних в'яжучих стали укладати дорожні покриття.

У 1300г. італійський мандрівник Марко Поло вперше виявив поклади «рідкого асфальту» в м Баку. ВУкаіни асфальт почали застосовувати в 40-х роках XIX ст. в дорожньому будівництві, потім стали виготовляти лаки, фарби, гідроізоляційні матеріали. У XX ст. були отримані штучні або нафтові бітуми, розширився асортимент органічних в'яжучих і матеріалів, одержуваних на їх основі.

Класифікація органічних в'яжучих речовин. Характеристика основних груп. Вимоги до якості

Органічні в'яжучі - група природних або штучних твердих, в'язко-пластичних або рідких речовин, що складаються з суміші органічних високомолекулярних сполук. Вони добре поєднуються з кам'яними матеріалами і утворюють міцну водостійку плівку. За складом, структурою, властивостями, зміни властивостей в залежності від температури органічні в'яжучі досить близькі до термопластичних полімерів і матеріалів на їх основі. Зустрічаються в природі в чистому вигляді або виходять шляхом їх переробки.

Сировиною для виробництва органічних в'яжучих є продукти органічного походження - кам'яне вугілля, нафта, горючі сланці, торф, деревина; фізико-хімічна переробка цієї сировини (фракційна разгонка, суха деструктивна перегонка та ін.) дає поряд з цінними продуктами смолообразниє залишки. В результаті додаткової переробки цих залишків отримують органічні речовини.

У будівництві поряд з мінеральними в'яжучими застосовують органічні в'яжучі - бітумні і дегтевиє (так звані «чорні в'язкі») і полімери.

Залежно від властивостей. хімічного складу. виду сировини і технологііполученія прийнята така класифікація органічних в'яжучих речовин:

Бітумні і дегтевиє представляють собою складні суміші вуглеводнів і їх похідних.

Полімери (від грец. Polymeres - різноманітний, що складається з багатьох частин) - речовини з високою молекулярною масою, молекули яких складаються з великого числа повторюваних мономерних ланок.

Залежно від будівельних властивостей і консистенції органічні в'яжучі ділять на групи:

тверді бітуми і дёгті (пеки), що володіють при 20-25 ° С в'язко-пружними властивостями; при 120-180 ° С вони набувають рухливість

в'язкі бітуми і дёгті, що володіють при 20-25 ° С грузлими і пластичними властивостями

рідкі бітуми і дёгті при 20-25 ° С текучі, що містять в своєму складі леткі низькомолекулярні вуглеводні; застосовують їх при температурі в діапазоні від 15 до 120 ° С. вони здатні загустевать в міру випаровування летючих вуглеводнів, тим самим набувають властивостей в'язких бітумів і дьогті

бітумні емульсії і суспензії - дисперсні системи, що складаються з диспергированного в'яжучого матеріалу (бітуму або дьогтю) у водному середовищі з добавкою емульгатора, що забезпечує їх стійкість. При нормальній температурі текучі.

За призначенням органічні в'яжучі ділять на:

дорожні - бітуми нафтові (в'язкі і рідкі), дёгті кам'яновугільні, бітуми сланцеві, емульсії бітумні;

Рідкі бітуми застосовують в якості в'яжучого в підігрітому до 60-100 о С стані - при будівництві доріг (для обробки гравійних і щебеневих сумішей, виготовлення асфальтових матеріалів).

Залежно від способапереработкі нафтові бітуми ділять на:

Залишкові бітуми (гудрон) утворюються після відгону з нафти бензину, гасу і глибокого відбору частини масел; при нормальній температурі є твердими речовинами. Гудрон - залишок після відгону з мазуту масляних фракцій; він є основною сировиною для отримання нафтових бітумів.

Окислені бітуми (полутвердое стан) отримують в кубах (конверторах) безперервної або періодичної дії шляхом продувки повітря через нафтові залишки, які при цьому окислюються і ущільнюються під дією кисню.

Крекінгові бітуми отримують при крекінгу (розкладанні при високій температурі) нафти і нафтових масел (рідкі бітуми).

Компаундірованниебітуми отримують змішуванням нафтових продуктів різної в'язкості. Компаундування - це вторинний процес їх переробки. Адже бітум або смолистий залишок, отриманий перегонкою, окисленням, екстракцією або деасфальтизації, не завжди задовольняє вимогам за всіма показниками, що пред'являються до дорожніх бітумів. Тому шляхом змішування бітуму з іншими смолистими залишками відповідного складу можна значно поліпшити його властивості і довести до необхідних характеристик.

Бітуми деасфальтизації отримують осадженням асфальтосмолисті частини гудронів пропаном і іншими розчинниками.

У будівництві найчастіше використовують залишкові і окислені бітуми. Нафтові бітуми в нагрітому стані розливають в тару і після охолодження відправляють за призначенням. Сланцеві бітуми - бітуми, що утворюються при переробці продуктів перегонки бітумінозних (горючих) сланців без доступу повітря.

Термін «сланцеві бітуми» не зовсім точний. За властивостями і хімічним складом вони наближаються до бітумних матеріалах, а за способом лучения - до дьогтю. Область застосування сланцевих бітумів в основному та ж, що і нафтових.

Будівельні нафтові бітуми випускають трьох марок: бітум нафтовий БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10 (чисельник - температура розм'якшення ° С, знаменник - середнє значення глибини проникнення голки). Застосовуються для виготовлення асфальтових бетонів і розчинів, що приклеюють і ізоляційних мастик, покриття і відновлення рулонних покрівель.

Нафтові покрівельні бітуми, що застосовуються для виробництва кро-вельного і гідроізоляційних матеріалів, виробляють трьох марок: бітум нафтовий покрівельний БНК-45/180 просочувальний бітум, БНК-90141 і БНК-90 / 30- покривні бітуми (чисельник - середнє значення температури розм'якшення ° З, знаменник - середнє значення глибини проникнення голки).

Нафтові дорожні бітуми, що застосовуються в якості в'яжучого при будівництві дорожніх і аеродромних покриттів, випускають п'яти марок: бітум нафтовий дорожній БНД-200/300, БНД-130/200, БНД-90/130, БНД-60/90, БНД-40160. Цифри показують допустимі межі відхилення глибини проникнення голки при 25 ° С.

тверді нафтові бітуми застосовують у виробництві рулонних покрівельних матеріалів, бітумних мастик;

напівтверді - для виготовлення гідроізоляційних матеріалів, бітумних обмазок, асфальтових розчинів і бетонів та інших матеріалів;

рідкі - переважно для дорожнього будівництва.

У груповий склад бітумів входять:

За хімічним складом вони в основному відносяться до гетероциклическим ароматичним високомолекулярних сполук, до складу яких входять вуглець (80-87%), водень (10-18%), кисень (1-10%) і сірка (1-1,5%) :

асфальтогеновие кислоти та їх ангідриди - смолообразниє речовини коричнево-сірого кольору з щільністю более1000 кг / м 3. сприяють більш інтенсивної адгезії бітумів до кам'яних матеріалів, особливо до карбонатних порід;