14.1.3 Дегти

Дегтями называют органические вяжущие вещества, состоящие из смеси углеводородов и их неметаллических производных кислорода, азота и серы. Их получают при нагревании твердых видов топлива без доступа воздуха. В зависимости от исходного сырья они подразделяются на каменноугольные, торфяные, сланцевые. Сланцевые дегти чаще называют битумами.

В строительстве в основном применяют каменноугольные дегти, получаемые при коксовании и газификации каменного угля. Они имеют более высокие строительные свойства по сравнению с другими видами.

Изготавливают их следующим образом.

Вначале получают сырой каменноугольный деготь. Коксовую печь загружают шихтой из обогащенных каменных углей и нагревают без доступа воздуха до 1100–1200 ⁰С, удаляя из угля летучие вещества. В холодильниках происходит конденсация сырой каменноугольной смолы и аммиачной воды и затем в отстойниках сырая смола частично отделяется от аммиачной воды.

В газовых печах при 1250–1300 ⁰С образуется сырая смола.

Сырой деготь быстро стареет, поэтому его перегоняют.

При нагревании до 100 ⁰С испаряется вода, при 170 ⁰С – легкое масло, при 270 ⁰С – среднее масло, при 270–300 ⁰С – тяжелое шпалопропиточное масло и при 360 ⁰С самое тяжелое антраценовое масло.

После окончания перегонки остается пек – твердое или вязкое аморфное вещество черного цвета, из которого после разжижения антраценовым маслом получают дорожные дегти. Применяют его также при изготовлении кровельных материалов и пекового лака (кузбасслака) для защиты металлических конструкций от коррозии.

Дегти обладают хорошей прилипаемостью, имеют высокую биостойкость. Погодоустойчивость низкая и они быстро стареют в связи испарения летучих веществ.

Для улучшения свойств дегтей в их состав вводят серу или серосодержащие материалы. Улучшают их качество введением молотого известняка, доломита, каменноугольной и цементной пыли.

Основной характеристикой дегтей является вязкость, по которой они подразделяются на шесть марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6. Деготь марки Д-1 применяют для укрепления грунтов и обеспыливания дорог; марок Д-2, Д-3 и Д-4 – для получения органоминеральных смесей, которые применяют при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог; Д-5 и Д-6 – для приготовления горячего дегтебетона. Каменноугольные дегти применяют также для изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов, мастик, эмульсий, в качестве антисептика для защиты древесины от гниения.

14.1.4 Отвердевание битумов и дегтей

Отвердевание битумов и дегтей происходит в объемном и пленочном состоянии. В объемном состоянии в котлах, цистернах и пр. при охлаждении битума или дегтя уменьшается интенсивность движения дискретных частиц в жидкой среде. В битумах дискретными частицами являются асфальтены, карбены и карбоиды; в дегтях – частицы свободного углерода с адсорбированными фенольными соединениями. Жидкой средой у битумов являются истинные растворы смол в маслах; у дегтей – истинный раствор свободного углерода с адсорбированными фенольными соединениями.

Происходит также уплотнение частиц при охлаждении битума и дегтя при структурообразовании. Он напоминает образование центров кристаллизации в растворах минеральных солей. В битумах это твердые и лиофильные асфальтены, в дегтях – частицы свободного углерода.

Минеральные материалы (порошки, заполнители) переводят битум из объемного в пленочное состояние. На их поверхности развиваются процессы смачивания, физическая и химическая адсорбция, поверхностная и объемная диффузия. С понижением температуры образуются микрозародыши мицелл. Их размеры и рост увеличивается. Жидкостные пленки становятся более вязкими, а затем вязкоупругими или твердыми.

В жидких и разжиженных битумах испаряются легкие фракции, что способствует отвердеванию. В процессе эксплуатации возможны процессы полимеризации, что увеличивает вязкость.