Органические материалы и изделия

13.Битумы: сырье, получение, свойства, способы улучшения.

Битумы это (от лат. Asphalt — горная смола) — твёрдые или смолоподобные продукты, представляющиесобой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде идр. органических растворителях.

 

Основным сырьем для производства являются остаточные продукты переработки нефти:

гудроны,асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки масляных фракций.

Использование природного битума крайне незначительно.

В настоящее время нефтяные битумы получают при атмосферно-вакуумной перегонке нефти (остаточные битумы); окислением нефтяных остатков (окисленные битумы) и смешением остатков, образующихся при перегонке нефти (компаундированные битумы).В промышленности битумы получают: глубоким отгоном масляных фракций из гудрона (остаточные битумы); окислением гудронов кислородом воздуха, крекинг-остатков или экстрактов от селективной очистки масел и их смесей (окисленные битумы). Остаточные битумы — мягкие легкоплавкие продукты, окисленные — эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства.

Непосредственно битум получают несколькими способами, при которых применяются различные схемы производства битума. Наиболее распространенный способ – продувка воздухом гудронов, в результате чего получается окисленный битум. Повсеместная распространенность такого битума определяется экономичностью аппаратов непрерывного действия, участвующих в процессе производства. Также битум (остаточный и осажденный) получают в результате вакуумной перегонки мазутов и деасфальтизации гудронов пропаном. Кроме того, используют и компаундирование битумов, полученных с помощью разных процессов.

Для производства нефтяных битумов используют процессы вакуумной перегонки, окисления и деасфальтизации. Сырьем вакуумной перегонки обычно является мазут; для окисления и деасфальтизации применяют гудрон. Товарные битумы получают как непосредственный продукт того или иного процесса либо компаундированием продуктов разных процессов, либо одного и того же процесса. Качество готовых битумов зависит в первую очередь от качества сырья, а для окисленных битумов еще и от температуры, продолжительности окисления и расхода воздуха.

Вязкость - сопротивление внутренних слоев битума перемещению относительно друг друга. Вязкость является основной характеристикой структурно-механических свойств битумов, зависящая главным образом от температуры и группового состава. Для многих битумов вязкость непостоянна и уменьшается с увеличением напряжения сдвига или градиента скорости деформации. При повышении температуры вязкость снижается, при ее понижении вязкость быстро возрастает, а при отрицательных температурах битум становится хрупким.

Пластичность является важным свойством битумов. Она повышается с увеличением содержания масел, длительности действия нагрузки и повышения температуры. Пластические свойства твердых и вязких битумов условно характеризуются растяжимостью (дуктильностью) - способностью вытягиваться в тонкие нити под действием внешних постоянных сил.Так, например, с повышением содержания смол и асфальтенов пластичность при постоянной температуре битумов возрастает.

Температура размягчения битума, выраженная в градусах Цельсия, соответствует температуре водяной бани в стакане прибора в момент, когда битум, имеющийся в латунном кольце (диаметр 16,0 мм), деформируясь под воздействием металлического шарика массой 3,5 г и постепенного нагрева воды со скоростью 5°С в минуту, коснется нижней полки подставки.

температуру хрупкости принимают ту температуру, при которой на топком изгибаемом слое битума образуется первая трещина. Очевидно, что чем ниже температура хрупкости битума, тем больше его морозостойкость и выше качество.

Температура вспышки - температура, при которой пары образующиеся при нагревании битума в открытом тигле, воспламеняются от поднесенного пламени. характеризует степень огнеопасности битума при его разогреве.

Высокая адгезия - прилипание к поверхности различных минеральных и органическиx материалов. Улучшение качества битума в настоящее время проводится путем его модификации каучуками, латексами, полиэтиленом, регенератом резины, зол и др.

14.Способы получения материалов и изделий на основе битумов.

1. Кровельные и гидроизоляционные материалы.Рулонные материалы. Кровлю из рулонных материалов делают из нескольких слоёв, составляющих кровельный ковёр. В низ ковра укладывают подкладочные материалы (беспокровные), а верхний слой устраивают из покровных материалов, имеющих покровный слой из тугоплавкого битума и посыпку: крупнозернистую(К), мелкозернистую(М) или пылевидную(П). Допускается выпуск кровельного рубероида с чешуйчатой посыпкой (РКЧ).

Выпускают основные и безосновные рулонные материалы.Основные изготовляют путём обработки основы (кровельного картона, асбестовой бумаги, стеклоткани и др.) битумами, дегтями и их смесями. Безосновные получают в виде полотнищ определённой толщины, применяя прокатку смесей, составленных из органического вяжущего (чаще битума), наполнителя (минерального порошка или измельчённой резины) и добавок (антисептика, пластификатора).

Рубероид изготовляют, пропитывая кровельный картон легкоплавким битумом с последующим покрытием с одной или с обеих сторон тугоплавким нефтяным битумом с наполнителями и посыпкой. Кровельный картон получают из тряпья, бумажной макулатуры и древесной целлюлозы. Крупнозернистая цветная посыпка не только повышает атмосферостойкость рубероида, но и придаёт ему привлекательный вид.

Наплавляемый рубероид является кровельным материалом. Его главное преимущество в том, что при устройстве кровли наклейка осуществляется без применения кровельной мастики – расплавлением утолщённого нижнего покрывного слоя (пламенем горелки или другим способом). В результате производительность труда повышается на 50%, удешевляются кровельные работы, улучшаютсяусловия труда. Пергамин – рулонный беспокровный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавленным нефтяным битумом с температурой размягчения не ниже 40°С. Служит подкладочным материалом под рубероид и используется для пароизоляции. Стеклорубероид и стекловойлок – рулонные материалы, получаемые путём двустороннего нанесения битумного (битуморезинового или битумополимерного) вяжущего на стекловолокнистый холст или на стекловойлок и покрытиес одной или двух сторон сплошным слоем посыпки.

Гидроизол – рулонный беспокровный гидроизоляционный материал, полученный путём пропитки асбестового картона нефтяным битумом. Он предназначается для устройства гидроизоляционного слоя в подземных и гидротехничеких сооружений, а также для защитного противокорозионного покрытия.

Металлоизол – гидроизоляционный материал из алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон битумной мастикой. Применяют металлоизол для гидроизоляции подземных и гидротехнических сооружений. Изол и брезол не имеют специальной основы, её роль выполняют волокна асбеста, вводимые в битумно-резиновое вяжущее. Бризол и зготовляют, прокатывая массу, полученную смешиванием нефтяного битума, дроблёной резины (от изношенных автопокрышек), асбестового волокна и пластификатора.

2.Мастики Мастика представляет собой смесь нефтяного битума или дёгтя (отогнанного и составленного) с минеральным наполнителем. Для получения мастик применяют: пылевидные наполнители (измельчённый известняк, доломит, мел, цемент, золы твёрдых видов топлива), волокнистые наполнители (асбест, минеральную вату и др.). Наполнители адсорбируют на своей поверхности масла, при этом повышается теплостойкость и твёрдость мастики. Кроме того, уменьшается расход битума или дёгтя; волокнистые наполнители, армируя материал,увеличивают его сопротивление изгибу.

 

Мастики подразделяют: по виду связующего – на битумные, битумно-резиновые, битумно-полимерные; по способу применения – на горячие, применяемые с предварительным подогревом до 160°С – для битумных мастик, и холодные, содержащие растворитель, используемые без подогрева при температуре воздуха не ниже 5°С и с подогревом до 60° - 70°С при температурах воздуха ниже 5°С; по назначению – на приклеивающие, кровельно-изоляционные, гидроизоляционные, асфальтовые и антикоррозионные. Приклеивающие мастики применяют для склеивания рулонных материалов при устройстве многослойных кровельных покрытий и оклеечной гидроизоляции. Битумные кровельные материалы (рубероид, пергамин) приклеивают битумной мастикой, а дегтевые (толь, толь-кожа) – дегтевой.

 

Битумные эмульсии представляют собой дисперсные системы, в которых вода является средой и в ней битум диспергирован в виде частиц размером около 1мкм. Эмульгаторами служат мыла (нафтеновых, сульфонафтеновых, смоляных органических кислот), сульфитно-дрожжевая бражка. К твёрдым эмульгаторам относятся тонкие порошки глин, извести, цемента, каменного угля, сажи. Твёрдые эмульгаторы, как и водорастворимые, адсорбируются на поверхности частиц битума, образуя защитныйслой, препятствующий слипанию частиц. Приготовление эмульсии включает: разогрев битума до 50-120°С, приготовление эмульгатора, диспергирование вяжущего в воде с добавлением водного раствора эмульгатора. Пасты, являющиеся высококонцентрированными эмульсиями и эмульсиями с твёрдыми эмульгаторами, разбавляют водой до получения нужной вязкости. Эмульсии применяют для грунтовки основания под гидроизоляцию, приклеивания рулонных и штучных битумных материалов, для устройства гидро- и пароизоляционного покрытий и в качестве

вяжущего вещества при изготовлении асфальтовых растворов и бетонов. Битумно-смоляные лаки представляют растворы битумов и органических масел в органических растворителях. При добавлении алюминиевой пудры получают теплостойкую краску, идущую для окраски санитарно-технического оборудования.

 

Листовые материалы и штучные изделия. Листы битумные, фасонные предназначены для лицевых покрытий кровли. Армированные плиты изготовляют пресованием горячей мастики или горячей асфальтовой смеси, применяя армирование стелотканью или металлической сеткой. Неармированные плиты изготовляют из тех же смесей, но без армирования. Плиты применяют для устройства гидроизоляции и заполнения деформационных швов.

 

15 .Древесина, свойства, способы их улучшения.

Ни один из строительных материалов не обладает такими качествами, как древесина. Она очень удобна в обработке. Кроме того, это один из самых прочных, легких материалов, долго сохраняющих тепло и приятный запах.