6. Свойства органических вяжущих (битумов).

Все органические вяжущие вещества имеют черный или темно-бурый цвет, поэтому их также называют черными вяжущими.

Битумы  это сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных (т.е. соединение углерода с серой, кислородом, азотом).

Свойства битумов, как органических вяжущих: пластичность при нагревании и быстро увеличивающаяся вязкость при охлаждении; гидрофобность; водонепроницаемость; стойкость к действию кислот, щелочей, агрессивных жидкостей и газов; способность прочно сцепляться с металлом, с деревом, каменными материалами.

Природный битум – это вещество черного или темно-коричневого цвета, в природе встречается редко (в виде линз и озер). Образуется в результате естественной полимеризации нефти, отличается повышенной атмосферостойкостью и адгезией к каменным материалам.

Нефтяные (искусственные) битумы являются продуктами переработки нефти и ее смоляных осадков. В зависимости от способа переработки они подразделяются на остаточные, окисленные, крекинговые, экстрактные.

Состав битума изменяется в пределах: углерод–70-80 %; водород – 10-15 %; сера – 2-9 %; кислород – 0 – 5 %; азот – 0 – 2 %.

Свойства битумов, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: асфальтенов, смол, масел.

Обладая аморфным строением, битумы в отличие от кристаллических материалов не имеют определенной температуры плавления.

Постепенный переход из твердого состояния в вязкотекучее обратим и происходит без изменения основных свойств, следовательно, битумы относятся к термопластичным органическим материалам.

Деготь – темноокрашенный жидкий продукт, обладающий низкой атмосферостойкостью. Для повышения вязкости, атмосферо- и температуростойкости в состав дегтей вводят наполнители (известняк, песок).

Так как органические вяжущие материалы абсолютно плотные, то их средняя и истинная плотность численно равны и колеблются в зависимости от состава от 800 до 1300 кг/м³.

В практике строительства наибольшее применение нашли битумы. Они гидрофобны (не смачиваются водой), водостойки, пористость их практически равна нулю, поэтому они водонепроницаемы и морозостойки. Эти свойства позволяют широко использовать битумы при получении гидроизоляционных и кровельных материалов.

Срок эксплуатации битумных изделий на воздухе невелик, так как под действием солнечного света и кислорода воздуха происходит старение битумов, сопровождающееся повышением твердости и хрупкости.

Качество битумов оценивают также по вязкости и растяжимости.

Характеристикой структурно-механических свойств битумов является вязкость. С увеличением температуры вязкость уменьшается, с понижением  увеличивается. При низких температурах битум приобретает свойства твердого тела, при повышенных температурах  жидких.

Для твердых и вязких битумов вязкость определяют по условному показателю  глубине проникания иглы в битум при определенной нагрузке, температуре и времени погружения на приборе пенетрометре по ГОСТ 11501-78 «Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы».

Растяжимость (дуктильность) – способность битумов вытягиваться в тонкие нити, разрывающиеся под действием приложенной растягивающей нагрузки. Растяжимость измеряют в сантиметрах.

Эти три основных свойства битума находятся во взаимосвязи. Твердые битумы имеют высокую температуру размягчения, но малую растяжимость, т.е. относительно хрупки. Мягкие битумы размягчаются при невысокой температуре, могут сильно растягиваться – обладают большой пластичностью.

По вышеперечисленным свойствам для битума определяют марку, условное обозначение которой включает буквы, определяющие применение битума, и цифры, характеризующие его основные свойства. Например, марки БН-90/10, БНК-90/40 – битумы нефтяной строительный и кровельный, температура размягчения которых 90 °С, вязкость 10 и 40 соответственно, БНД-130/220 – битум нефтяной дорожный вязкостью 131 – 220.

Битумы коррозионностойки по отношению к водным растворам многих кислот, щелочей, солей и большинства агрессивных газов, но растворяются частично или полностью в различных органических растворителях (спирте, ацетоне, скипидаре). Это свойство позволяет применять их для приготовления антикоррозионных мастик, лаков и красок.

Механические свойства битумов зависят от температуры окружающего воздуха. При нормальной (20 °С) температуре – это, как правило, твердые, относительно пластичные материалы, при понижении температуры до отрицательной – хрупкие. С целью повышения эластичности, теплостойкости, механической прочности в органические вяжущие вводят полимерные и минеральные добавки.

Материалы на основе битума нельзя применять при действии горячей воды и жидких органических сред (масла, растворителей, нефтепродуктов).