9. Органические вяжущие

Органические вяжущие (битумы и дёгти) представляют собой черные или темно-коричневые, твердые, вязкопластичные или жидкие материалы, состоящие из сложных смесей углеводородов и их неметаллических производных, т.е. соединение углеводородов с кислородом, азотом и серой.

Различают битумы двух видов: природные и нефтяные. Природный битум образовался в верхних слоях земной коры из нефти в результате медленного удаления из них лёгких и средних фракций, а также под влиянием процессов полимеризации и окисления. Природные битумы редко встречаются в чистом виде, чаще всего они пропитывают осадочные пористые горные породы (пески, песчанники, известняки).

Искусственные нефтяные битумы по способу производства из нефти различают на: остаточные (образовавшиеся в атмосферно-вакуумных трубчатых печах, после отгонки нефти более легких фракций), окисленные (полученные продувкой воздуха через нефтяные остатки) и крекинговые (образующиеся при крекинговом способе получения бензина).

Сырые дегти получают путем перегонки органических материалов (каменного угля, горючих сланцев, дерева) без доступа воздуха при высокой температуре (до 2000 ⁰С). При нагревании сырого дегтя до 100 ⁰С удаляется вода, при 170 ⁰С отделяется легкое масло, при 270 ⁰С – среднее масло, при 270-300 ⁰С – тяжелое масло (или шпалопропиточное) и при 360 ⁰С – самое тяжелое антраценовое масло. Остаток дегтя после отгонки масла называется пеком. Сплавляя пек с антраценовым маслом получают составленную деготь.

По назначению нефтяные битумы подразделяются на: строительные, кровельные и дорожные.

Строительные битумы согласно ГОСТ 6617-76 выпускают следующих марок: БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10. Кровельные битумы по ГОСТ 9548-74 вырабатываются трех марок: БНК-45/180 – пропиточный, БНК-90/40 и БНК-90/30 – покровные битумы. Дорожные битумы (ГОСТ 22245-76) выпускают следующих марок: БНД-200/300, БНД-130/1200, БНД-90/130, БНД-60/90, БНД-40/60.

Основными свойствами, определяющими качество нефтяных битумов и деление их на марки, являются: вязкость, температура размягчения, вспышки и хрупкости, растяжимость.

9.1. Определение вязкости битума

Из общего количества партии битума вскрывают 2% тары (мешков, бочек) и отбирают от каждого по одному куску около 1кг. Затем эти куски разбивают на куски размером не более 25мм, перемешивают и из них берут среднюю пробу ( 2-3 кг) последовательным квартованием. Перед испытанием битум расплавляют и обезвоживают при температуре 120-180 ⁰С, а затем процеживают через сито с отверстиями 0,6-0,8 мм и перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха.

Приборы: «кольцо и шар», пенетрометр, дуктилометр, секундомер, электроплитка.

Материалы: битум.

Пенетрация определяется глубиной погружения в испытуемый битум с температурой 25 ±0,1 ⁰С стандартной иглы, при нагрузке 100 ±0,01 г, в течение 5 с и выражается целым числом десятых долей миллиметра.

Подготовленный расплавленный битум заливают в металлическую чашку (высота 32 ±2мм, диаметр 55 ±2мм) и тщательно перемешивают стеклянной палочкой до полного удаления пузырьков воздуха. Чашку с расплавленным битумом охлаждают на воздухе при температуре 25 ±5 ⁰С в течение 75-90 мин, после чего помещают в водяную баню так, чтобы расстояние между дном чашки и бани было не менее 50 мм, а высота слоя воды над битумом – не менее 25 мм при температуре воды 250 ±5 ⁰С. Для определения глубины проникания иглы применяется прибор пенетрометр, общий вид которого изображен на рис. 9.1.

Рис.9.1. Пенетрометр

Чашку с битумом достают из водяной бани и помещают в сосуд вместимостью 1 л, в который залита вода с температурой 250±5°С. Сосуд ставят на столик 9 прибора и подводят острие иглы 6 в соприкосновение с поверхность битума (нажатием кнопки 4 освобождают плунжер 3). Верхний конец рейки кремальеры 3 нажатием руки приводят в соприкосновение с плунжером 6 и берут отсчет по шкале 2. Нажимают на кнопку 4 и в течение 5 с игла под воздействием веса плунжера погружается в битум. Образовавшийся зазор между плунжером и кремальерой замерят и берут второй отсчет по шкале. После каждого прокола иглу вытирают от оставшегося битума мягкой тканью, смоченной в керосине. Проколы необходимо делать не менее через 10 мм от краев чашки и друг от друга. Результаты погружения записывают в градусах (1 деление соответствует 0,1 мм). За величину погружения принимается среднее арифметическое значение результатов не менее трех параллельных определений. Результаты определений записываются в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Результаты определения вязкости битума по пенетрации

Глубина погружения иглы в битум, мм				Марка битума
1	2	3	среднее
1	2	3	4	5