книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник

петролейном эфире, но растворяются в хлороформе, четыреххло­ ристом углероде, сероуглероде.

Карбены и карбоиды — это твердые углеродистые вещества. Карбены растворимы в сероуглероде, но не растворимы в четырех­ хлористом углероде. Карбоиды в органических растворителях не растворяются.

Битумы со значительным количеством парафина называются парафинистыми. Однако влияние парафина ослабляется при нали­ чии в битуме масел и смол. Примерный химический состав битумюв: 80—87% углерода, 12—14% водорода, до 5% кислорода, до 1% серы, до 0,5% азота.

По исходному сырью битумы подразделяют на природные, нефтяные и сланцевые.

Битумы природные представляют собой твердые вещества или вязкие жидкости. Они встречаются также в породах, в которых битум соединяется с минеральными частицами — глиной, песком, супесью. Такие породы называются асфальтовыми.

Битумы природные получают из битуминозных песчаников, из­ вестняков, доломитов либо прямой добычей из отложений в чис­ том виде. Особую ценность представляют собой асфальтовые известняки и доломиты, из которых изготовляют асфальтовые по­ рошки и мастики, и асфальтовые мелкозернистые пески. Из асфальтовых пород битум получают, обрабатывая измельченную массу горячей водой или воздействуя на породу органическими растворителями с последующим отделением растворителя от биту­ ма. Этот способ называют экстрагированием.

Природные битумы почти не содержат парафина и, в отличие от нефтяных, имеют в своем составе больше минеральных ве­ ществ. Природные битумы являются наиболее устойчивыми к атмо­ сферным и химическим воздействиям.

Важнейшие месторождения природных битумов в СССР сосре­ доточены в Закавказье (в районе Озургета, Тбилиси и Баку), на Кавказе (в районе Гагры), на Урале, в Средней Азии, на Дальнем Востоке (Камчатка, Сахалин), в Архангельской области (на р. Ух­ те), в Крыму (Керченское месторождение), в Куйбышевской об­ ласти (Сызранское, Шугуровское и Бахиловское месторождения) и др.

Разновидностью природных битумов является озокерит, назы­ ваемый горным, или минеральным воском. Озокерит образовался в природе из парафинистых нефтей. Искусственно очищенный озо­ керит называют церезином.

Природные битумы применяют в дорожном строительстве, а также для изготовления рулонных материалов, штучных изделий, мастик, паст, эмульсий, лаков.

Битумы нефтяные. Исходным сырьем для нефтяных битумов является нефть — маслянистая жидкость, представляющая собой сложную смесь углеводородов.

Нефтяные битумы получают по схеме, показанной на рис. 78. Вначале, при отгонке до температуры 300° С легких дистиллятов

Рис. 78. Схема переработки нефти.

нефти (светлых продуктов) — бензина, керосина, газойля,— полу­ чают жидкий маслянистый остаток, называемый мазутом. Мазут является топливом, смазочным материалом и исходным сырьем для получения смазочных масел и битумов. При дальнейшей отгонке мазута выделяются масла (легкое соляровое, вазелиновое, тяжелое соляровое, легкое веретенное, тяжелое веретенное, машинное и цилиндровое), а в перегонных кубах остается гудрон. В техниче­ ском отношении нефтяной гудрон представляет собой твердый или полутвердый продукт, который размягчается при нагревании и становится вязким. Гудрон полностью растворяется в сероуглеро­ де. Если из мазута отогнаны не все масла, то в остатке содержит­ ся продукт, называемый полугудроном. Гудрон, в зависимости от его состава, используют в качестве топлива, связующего для гудро­ нирования грунтовых и гравийных дорожных одежд, в качестве исходного сырья для получения асфальтовых битумов. Тяжелые смолистые нефти дают выход 7—8% битума, легкие — 0,5—1%. Нефтяные битумы подразделяются на остаточные, окисленные, кре­ кинговые и экстрактные.

Остаточные битумы образуются в трубчатых печах непрерыв­ ного действия в виде остатка после отгонки из нефти бензина, керосина и части масел.

Окисленные (или продутые) битумы получают окислением (про­ дувкой воздухом) при температуре 260—280° С нефтяных остатков из трубчатых установок.

Крекинговые битумы получают расщеплением при высокой температуре и высоком давлении нефти и нефтяных масел про­ дувкой воздуха.

Экстрактные битумы получают при очистке смазочных масел способом избирательного растворения выделением парафинов и осаждением асфальтенов.

По физическому состоянию нефтяные битумы представляют со­ бой вещества черного и темно-бурого цветов плотностью 0,95— 1,05 а/слг3, которые по консистенции (при температуре 18° С) мо­ гут быть твердыми, полутвердыми и жидкими.

Марка битума характеризуется совокупностью физических по­ казателей (температурой размягчения, глубиной проникания иглы, растяжимостью, вязкостью) и частично химических. Температуру размягчения битумов определяют по методу «кольца и шара» (КиШ). Вязкость битума измеряют с помощью пенетрометра, по­ гружая в испытуемый битум стандартную иглу весом 100 г в тече­ ние 5 сек при температуре 25°С. Растяжимость битума определяют по удлинению образца в виде восьмерки, помещенного в специаль­ ный прибор — дуктилометр при температуре 25° С.

Вязкость жидких (маловязких) смол и битумов определяют с помощью вискозиметра по величине скорости истечения жидко­ сти при определенной температуре. Твердые и полутвердые би­ тумы по назначению делятся на дорожные, строительные и кро­ вельные.

Жидкие битумы представляют собой остаток от перегонки или крекирования нефти. Их получают, кроме того, разжижением твер­ дых и полутвердых битумов легкими нефтепродуктами: соляровым маслом, керосином, мазутом и др. Это позволяет применять битум в холодном виде. Иногда высокосмолистые тяжелые нефти также называют жидкими битумами. Жидкие битумы делят на классы: А — среднегустеющие; Б — медленногустеющие. Каждый класс со­ стоит из битумов шести марок. Свойства основных нефтяных биту­ мов, применяемых в строительстве, приведены в табл. 29.

Битумы, предназначенные для изоляции, можно улучшить совмещением битума с резиной. Такая композиция обладает повы­ шенной пластичностью, упругостью, термостойкостью, морозостой­ костью и замедленными сроками старения. Под влиянием атмо­ сферных факторов битум может потерять свои пластичные и вяжущие свойства и стать хрупким. Наиболее устойчивы против старения битумы окисленные, менее устойчивы — остаточные.

Для эластичных покрытий применяют битумы более низких ма­ рок, для твердых защитных покрытий — более высоких. Для повы­ шения теплостойкости к битумам добавляют минеральный мелко­ дисперсный наполнитель (известняк, лесс). Благоприятное действие на битумные массы оказывает добавка асбеста, повышающая их теплостойкость, эластичность, упругость.

битумной эмульсии. Такая сложная дисперсия имеет преимущества перед обычной битумной: старение протекает медленнее, увеличи­ вается упругость материалов, изготовленных на битумно-резиновых эмульсиях, повышаются адгезионные свойства связующего И др. Примерный состав битумно-резиновой дисперсии: 40—45% биту­ ма, 5—10% резины, 50% водного раствора эмульгатора.

Битумные эмульсии применяют в дорожном строительстве, для изготовления кровельных материалов, гидро- и пароизоляции и др.

Битумные эмульсии при температуре 18 ± 2 ° С должны быть однородными, разбавляться водой с добавлением 3—4% жидкого стекла, при хранении в течение одного месяца (не менее) быть ■стабильными и не расслаиваться.

Асфальтовые растворы состоят из смеси нефтяного или природ­ ного битума с тонкомолотыми добавками, смешанного с песком или мелким гравием.

В зависимости от крупности и гранулометрического состава

весу. Асфальтовый раствор изготовляют в котлах, нагревая при перемешивании всю массу до 160—180° С.

Асфальтобетон плотный и пористый. Асфальтобетоном называют монолитный материал, полученный уплотнением рационально по­ добранного состава смеси из щебня (гравия), песка и связующе­ го — асфальтового вяжущего (минерального порошка и битума). В составе асфальтобетона содержится 7—8% битума.

Выравнивающий, или подстилающий слой под асфальтобетон состоит из нагретой смеси песка, крупной фракции щебня (15— 40 мм) и битума. Битума в нем должно быть не более 5—6% от веса составляющих.

Асфальтобетон является термопластичным материалом, способ­ ным вторично пластифицироваться после затвердения. Объемная масса асфальтобетона на гравийном или гранитном заполнителе составляет около 2300 кг/м3. Прочность его зависит от температуры среды.

В зависимости от наибольшего размера заполнителя различают асфальтобетон (мм) :

Асфальтобетонные смеси используют для приготовления плот­ ного асфальтобетона (пористость 3—5%) и пористого асфальтобе­ тона (пористость 5—10%).

По способу приготовления и укладке асфальтобетонные смеси различают: горячие (укладывают в горячем состоянии), холодные (укладывают без нагревания) и теплые (укладывают в подогретом состоянии). В зависимости от способа уплотнения различают: асфальтобётон укатанный, литой, вибрированный.

Для приготовления асфальтобетонных сме­ сей применяют нефтя­ ные дорожные битумы, щебень из массивных ^ горных пород марок не ниже 600—1000 или ме-У

получают смешиванием жид­ ких или разжиженных биту­ мов с заполнителем и на­ полнителем при температуре

швов в брусчатых мостовых, для соединения труб и дру­ гих целей.

Для повышения водо­ устойчивости дорожных по­ крытий и для лучшего

Легкие асфальтобетоны используются для утепления совмещен­ ных кровель, в качестве подготовительного слоя под полы по железобетонным панелям, для утепления кирпичных сводов, для покрытия непроезжей части мостов и др.

Особое значение имеет легкий бетон с объемной массой 300— 400 кг/м3 на основе вспученного перлитового песка с объемной массой 60—160 кг/м3 и нефтяного битума, который называется битумоперлитом. Готовят смесь в растворомешалках, в которые вна­ чале подают перлитовый песок с температурой 100—120° С, а за­ тем разогретый и обезвоженный в битумоварочных котлах битум.

При перемешивании битумоперлитовой массы зерна заполни­ теля истираются, вследствие чего увеличивается масса перлита, поэтому время перемешивания должно быть минимальным.

Изготовляют также битумоперлитовые плиты способом вибро­ проката или прессования.

Битумоперлит используют для теплоизоляции объектов, изго­ товления штучных теплоизоляционных изделий, теплоизоляции трубопроводов при бесканальной прокладке. Наиболее широко применяют битумоперлит для теплоизоляции совмещенных покры­ тий зданий. Уплотненную массу в горячем состоянии покрывают мягкой кровлей. Битумоперлит в виде плит применяют для тепло­ изоляции промышленных тепловых и холодильных установок.

Расход вяжущего на 1 м3 битумоперлита 100—150 кг/м3 и зави­ сит от модуля крупности перлитового песка. С увеличением модуля крупности расход вяжущего уменьшается.

В зависимости от объемной массы битумоперлит делится на марки 300; 350; 400; 450 (табл. 31).

Эксплуатационная температуроустойчивость битумоперлита от —50 до +60° С.

Асфальтобетонные плиты изготовляют из нагретых асфальто­ вых растворов или из асфальтового бетона прессованием в фор­ мах. Плиты применяют для устройства полов, тротуаров и др. Для придания асфальтовому полу кислотостойкости применяют асфальтовую мастику, в.которой заполнителем являются кислото­ упорные каменные породы: базальт, глинистый сланец и др. Объем­ ная масса прессованных изделий до 2500 кг/м3.

Гидрофобные сыпучие материалы. На основе битумов можно получать гидрофобные порошки. Они представляют собой дисперс­ ные минеральные вещества, покрытые оболочкой битума. Дисперс­ ными порошками могут служить зола-унос, вспученный перлито­ вый песок и др. Они обладают теплоизоляционными и гидрофоб­ ными свойствами. Объемная масса гидрофобных порошков зави­ сит от веса исходного порошка. Лучшим порошком является зола углей. Объемная масса гидрофобной золы 500—700 кг/м3, коэффи­ циент теплопроводности 0,11—0,13 вт/м? • град. Гидрофобную золу применяют в качестве теплоизоляционной засыпки при устройстве плоских кровель.

Путем пропитки дробленой кукурузной кочерыжки расплавлен­ ным битумом или петролатумом (отходом при депарафинизации