Физико-механические свойства нефтяных битумов

Марка битума	Температура размягчения, ^0С, не ниже	Растяжимость при 25 ^0С, см, не менее	Глубина проникания иглы при 25 ^0С, 0,1 мм
Строительные битумы
БН-50/50			41-60
БН-70/30			21-40
БН-90/10			5-20
Кровельные битумы
БНК-45/180	40-50	не нормируется	140-220
БНК-90/40	85-95	не нормируется	35-45
БНК-90/30	85-95	не нормируется	25-35

 

Строительные битумы применяют для изготовления асфальтовых бетонов и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, для покрытия и восстановления рулонных кровель. Кровельные битумы используют для изготовления рулонных и штучных кровельных и гидроизоляционных материалов: рубероид, пергамин (их современные модификации), мягкая битумная черепица, наплавляемый рубероид, стеклорубероид, стекловойлок, гидростеклоизол, фольгоизол, гидроизол, изол, бризол и др. Герметизирующие материалы (герметики) на основе битумов: мастики (в т.ч. нетвердеющие), эластичные прокладки (пороизол, гернит) и др.

Битум применяется и в кровельных и гидроизоляционных материалах нового поколения. Для улучшения свойств битумных материалов используют:

- модификацию битумного вяжущего полимерами;

- новые прочные, долговечные негниющие основы (стеклоткань, полиэстер и проч.);

- новые виды бронирующих посыпок и др.

Дегти

Дегтевые вяжущие вещества включают различные виды дегтя и пеки. Дегти получают в процессе сухой перегонки, то есть нагревания без доступа воздуха, твердых видов топлива - каменного или бурого угля, сланца, древесины, торфа и др. с целью получения кокса, полукокса, газа и т.п. Получающиеся при этом летучие вещества после конденсации (сгущения) образуют вязкие, черно-коричневого цвета жидкости, называемые дегтями. В строительстве применяют, главным образом, каменноугольные дегти, получаемые в коксохимическом производстве и обладающие более высокими строительными свойствами, чем другие дегти.

Виды дегтевых вяжущих веществ:

- сырые дегти - низко- и высокотемпературные, получаемые при полукоксовании и коксовании каменных углей соответственно при 500-700 и 900-1100⁰С; содержат много летучих веществ, характеризующихся низкой атмосферостойкостью и непосредственно для производства строительных материалов не применяются;

- отогнанный деготь (каменноугольная смола) получают из сырого путем отгонки воды, легких и частично средних масел; используют в производстве строительных материалов;

- пек - твердый остаток перегонки сырой каменноугольной смолы; аморфная хрупкая масса черного цвета с = 1,25-1,28 г/см³, состоящая из высокомолекулярных углеводородов и их производных, а также свободного углерода (8-30%);

- составленные дегти получают сплавлением пеков с дегтевыми маслами (антраценовыми и др.) или обезвоженными сырыми дегтями; широко применяются в строительстве;

- наполненные дегти получают, вводя в составленные дегти тонкоизмельченные материалы (известняк, доломит и др.), что повышает вязкость, атмосферо- и теплостойкость.

Состав дегтя сложен, он включает более 200 различных органических соединений, в основном углеводородов ароматического ряда и их неметаллических соединений. Деготь имеет характерный «дегтярный» запах.

Свойства дегтевых вяжущих определяются соотношением между твердой составляющей, смолами и маслами и в основном те же, что и у битумов. Средняя плотность - 1,25 г/см³_.

Атмосферостойкость дегтевых материалов ниже по сравнению с битумными, т.к. дегти стареют быстрее. Биостойкость дегтевых материаловвыше по сравнению с битумными, что объясняется токсичностью содержащегося в дегтях фенола (карболовой кислоты).

Температура размягчения дегтей высоких марок обычно ниже, чем тугоплавких битумов. Степень прилипания к другим материалам выше, что связано с большим по сравнению с битумом содержанием в них веществ с полярными группами. При работе с дегтями и пеком возможно возникновение аллергических реакций. Дегти и продукты на их основе – канцерогены, поэтому их использование в местах, где возможен длительный контакт с человеком, запрещено.

Применение. Дегти, антраценовое масло и пек применяют для изготовления дегтевых кровельных и гидроизоляционных материалов (толь кровельный и гидроизоляционный), антикоррозийных составов, мастик, дегтебетонов, а также дегтебитумных материалов на основе смешанных вяжущих веществ (на основе битумов, дегтей, полимеров), эмульсий и паст.

Вопросы для самоконтроля к главе 8

1. Какие вещества образуют группу органических вяжущих?

2. Что собой представляют природные и искусственные битумы. Каков их состав и строение?

3. Перечислите характерные свойства битумов. Как устанавливают марку битума?

4. Какие способы используются для улучшения свойств современных битумных кровельных материалов?

5. Как получают дегтевые вяжущие вещества? На какие виды они подразделяются?

6. Назовите характерные свойства дегтевых вяжущих, в чем их отличие от битумов?

7. Каковы области применения битумных и дегтевых вяжущих веществ?

 

Глава 9. ПОЛИМЕРНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения

Полимерными материалами или пластмассами называют материалы, которые в качестве основного компонента содержат полимер - высокомолекулярное органическое соединение, обладающее на определенной стадии переработки пластичностью.

Сырьем для полимеров служат продукты коксования и газификации каменного угля, а также природный газ и так называемый “попутный газ”. Основные способы получения полимеров:

- Полимеризация - процесс соединения молекул мономера за счет раскрытия двойных связей в макромолекулы без выделения побочных продуктов. Полимеризацией получают полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, полистирол, поливинилхлорид, поливинилацетат, полиакрилаты, полиуретаны, инденкумароновые полимеры. Инициирование процесса полимеризации осуществляется активизацией мономера под воздействием нагревания, световых лучей, ионизирующего излучения, добавок инициаторов и катализаторов.

- Поликонденсация - процесс образования макромолекул полимеров в результате взаимодействия между функциональными группами молекул исходных веществ. Это взаимодействие сопровождается образованием побочных низкомолекулярных продуктов. Поликонденсацией получают фенолоальдегидные, полиэфирные, фурановые, эпоксидные и кремнийорганические полимеры.

Пластмассы можно отнести к композиционным материалам, состоящим из основного компонента - матрицы (связующего вещества) и упрочняющего компонента в виде волокон или твердых частиц.

Состав пластмасс

Полимеры - высокомолекулярные соединения, молекулы состоят из многократно повторяющихся звеньев – одинаковых групп атомов. Молекулярная масса их обычно выше 5000. Низкомолекулярные вещества имеют молекулярную массу менее 500. Вещества, имеющие промежуточное значение молекулярной массы, называются олигомерами.

По происхождению полимеры бывают природные и искусственные (синтетические). Для производства строительных материалов применяют синтетические полимеры. В пластмассах полимеры выполняют роль связующего вещества.

По поведению при нагревании полимеры делят на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (термопласты) способны многократно размягчаться при нагревании и отвердевать при охлаждении при сохранении основных свойств. Это свойство обусловлено линейным строением молекул полимера, их малой связью друг с другом, снижающейся при нагревании. Термопластичные полимеры получают реакцией полимеризации; это - полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат, полиметилметакрилат и др.).

Термореактивные полимеры (реактопласты) имеют пространственное строение – длинные линейные цепи связаны друг с другом в единую сетку более короткими поперечными цепями. Такие полимеры не могут обратимо изменять свои свойства, они не способны к повторному формованию. При нагревании происходит разрыв связей между цепями и внутри цепей; происходит деструкция (разрушение) полимера. Термореактивные полимеры называют смолами. Это - фенолоформальдегидные, карбамидные, эпоксидные, полиэфирные смолы и др.

Наполнители снижают расход полимера и тем самым удешевляют пластмассы. Кроме того, они придают пластмассам необходимые свойства: уменьшают усадку и деформативность, повышают атмосферостойкость и теплостойкость, снижают горючесть, повышают прочность и твердость и проч. Наполнители могут быть органическими и неорганическими.

По виду наполнители бывают: порошкообразные (древесная мука, мел, тальк, сажа и т.п.), волокнистые (стекловолокно, асбест, органические волокна), листовые материалы (бумага, древесный шпон, ткани). Некоторые пластмассы на 80-90% (по объему) состоят из наполнителей (например, древесностружечные плиты, полимербетоны, пенопласты).

Пластификаторы - вещества, облегчающие скольжение макромолекул друг относительно друга и в результате повышающие гибкость, растяжимость, пластичность, технологичность пластмасс; вводятся в количестве от 5 до 40% (например, глицерин, диоктилфталат и др.). Стабилизаторы способствуют сохранению свойств пластмасс во времени, т.е. замедляют старение. Вводят термо- (тонкодисперсные металлы, оксиды переходных металлов) и светостабилизаторы (оксид цинка, газовая сажа и др.).

Отвердители - вещества, являющиеся инициаторами реакции полимеризации, ускоряющие процесс отвердевания пластмасс. Пигменты или красители служат для получения цветных пластмасс; их вводят соответственно в количестве 2-3% в случае минеральных порошкообразных материалов и 0,02-0,3% для органических порошкообразных веществ.

Порообразователи (порофоры) - специальные вещества, обеспечивающие создание в материале пор. Антипирены повышают стойкость против возгорания.