7. Органические вяжущие вещества, материалы и изделия на их основе

7.1. Битумные и дегтевые вяжущие вещества

Органические вяжущие вещества – это смеси высокомолекулярных соединений, состоящих из углеводородов и небольшого количества минеральных веществ. Битумные и дегтевые материалы относятся к органическим вяжущим веществам. Благодаря малой плотности, высокой пластичности, гидрофобности, способности размягчаться при нагревании и другим свойствам битумные и дегтевые материалы нашли применение в строительстве.

По виду исходного сырья битумы подразделяют на природные и нефтяные. Природные битумы в чистом виде встречаются редко. Природные битумы подразделяются на твердые (асфальтиты), вязкие (мальты) и жидкие (киры). К жидким природным битумам можно отнести также и тяжелые нефти. Твердые и вязкие природные битумы добывают в сравнительно небольших количествах и применяют в лакокрасочной, кровельной и гидроизлоляционной промышленности в ограниченном количестве.

Нефтяные битумы по способу производства разделяют на три вида: остаточные, окисленные и крекинговые.

Остаточные битумы образуются в атмосферно-вакуумных печах непрерывного действия после отгонки из нефти более легких фракций – бензина, керосина, лигроина и части масел. Это почти твердые при нормальной температуре вещества черного цвета.

Окисленные битумы получают путем продувки воздуха через нефтяные остатки. При продувке воздуха под действием кислорода нефтяные остатки окисляются и уплотняются, приобретают вязкость.

Крекинговые битумы представляют собой нефтяные остатки, образующиеся при крекинге (разложении при высокой температуре) нефти и нефтяных масел для получения большего выхода бензина. При продувке воздуха через эти остатки получают окисленные крекинговые битумы.

В нефтяных битумах различают следующие основные части: масла, смолы, асфальтены, карбены и карбоиды.

Масла сообщают битумам подвижность, так как они являются средой, в которой растворены твердые частицы битума. Содержание масел в битумах достигает 60%. Смолистые вещества (смолы) – это твердые и полутвердые частицы, полностью растворяющиеся в бензине. Содержание их в битумах достигает 30%. Асфальтены как твердые вещества являются носителями твердости битумов. Карбены и карбоиды – твердые углеродистые вещества.

В строительстве применяют битумы трех видов: нефтяные дорожные марок БНД, СГ, МГ, нефтяные марок БН и нефтяные кровельные марок БНК.

В зависимости от основных свойств (твердости, размягчения и растяжимости) нефтяные дорожные вязкие битумы делят на марки БНД 40/60; БНД 60/90; БНД 90/130;БНД 130/200; БНД 200/300; БН 40/60; БН 60/90; БН 90/130; БН 130/200; БН 200/300. Буквы БНД означают битум нефтяной дорожный; БН – битум нефтяной. Цифры 40/60; 60/90 означают показатели глубины проникания иглы, характеризующие вязкость этих битумов при температуре 25 °С.

Строительные битумы - твердые. Их марки – БН-IV; БН-V; БН -VК.

Кровельные битумы имеют марки БНК-2; БНК-5.

Жидкие нефтяные дорожные битумы делят на два класса в зависимости от скорости формирования их структуры: СГ – густеющие со средней скоростью; МГ – медленногустеющие жидкие битумы. В зависимости от вязкости жидкие битумы имеют марки СГ 40/70; СГ 70/130; СГ 130/200; МГ 40/70; МГ 70/130; МГ 130/200. Цифры в индексах марок означают пределы условной вязкости в секундах при температуре 60 °С.

Жидкие битумы готовят разжижением вязких битумов жидкими нефтяными продуктами установленного фракционного состава и добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ): анионактивных, катионактивных или двойного действия.

Вязкие нефтяные дорожные битумы применяют для изготовления горячих асфальтобетонных смесей, устройства оснований методом пропитки, поверхностной обработки, а также для разжижения, с целью получения жидких битумов, применяемых для приготовления холодного асфальтобетона, поверхностной обработки и для смешения на дороге. Строительные битумы марок БН -IV, БН-V, БН-VК используют для устройства гидроизоляции, изготовления мастик для приклеивания рулонных гидроизоляционных материалов. Кровельные битумы применяют для выработки кровельных материалов.

Сырые дегти представляют собой густые, вязкие жидкости черного или темно-бурого цвета. Они состоят из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных, получаемых в процессе сухой деструктивной перегонки органических веществ. В зависимости от вида перегоняемого вещества сырые дегти могут быть древесными, сланцевыми, каменноугольными.

В строительстве нашел применение каменноугольный деготь. Присутствие фенолов, крезолов и нафталина придает ему резкий характерный запах. Содержащиеся в дегте летучие составные части даже при слабом нагревании испаряются, что приводит к изменению первоначальных свойств строительных материалов на его основе – они становятся хрупкими и растрескиваются. Поэтому из сырого дегтя отгоняют легкие фракции и полученный деготь используют в строительстве.

В зависимости от вязкости дегти делят на марки Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6. Деготь используют для приготовления дегтебетона, применяемого для устройства дегтебетонных покрытий, кровельного толя, приклеивающих и покрасочных дегтевых мастик и как добавку к битуму.

Битумные или дегтевые эмульсии представляют собой водобитумные или вододегтевые дисперсии, состоящие из мелких (размером 0,001 – 0,1 мм) частиц битума или дегтя, равномерно распределенных в воде. Чтобы эмульсии не свертывались, для уменьшения поверхностного натяжения на границе битум – вода в состав эмульсии вводят эмульгаторы – поверхностно-активные вещества. В эмульсиях содержится около 50% воды, 45% битума или дегтя и 0,01 - 5% эмульгатора. В качестве эмульгатора можно использовать БП-2, амины АБ, кубовые остатки синтетических жирных кислот и т.д.

Основное преимущество эмульсий заключается в возможности использования их в холодном виде. Эмульсии применяют в качестве вяжущего для приготовления черного щебня, устройства поверхностных обработок, пропитки.