11Вопрос

Органические вяжущие материалы имеют ряд положительных свойств: хорошо прилипают к поверхности минеральных материалов (после соответствующей подготовки), обладают достаточной пластичностью и эластичностью, относительно стойки против атмосферных факторов, практически не растворимы в воде и являются водоотталкивающими (гидрофобными).

Сырьем для производства органических вяжущих являются: нефть, каменный уголь, горючие сланцы, торф, которые подвергают физико-химической переработке (фракционной разгонке, сухой деструктивной перегонке и др.); в результате, помимо других ценных продуктов, получают смолообразующие остатки. Эти остатки подвергают дополнительной переработке с целью получения таких свойств, которые присущи органическим вяжущим материалам: хорошая когезия и адгезия.

В зависимости от химического состава органические вяжущие материалы делят на битумы и дегти.

Битумы – водонерастворимые материалы, которые состоят из смеси углеводородов, и их кислородных, сернистых и азотных производных, растворимых в сероуглероде СS2 или четыреххлористом углероде ССl4. Они бывают твердые, вязкие и жидкие.

Дегти – водонерастворимые материалы, состоящие из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных ароматического ряда. Они бывают жидкими и вязкими.

о роду сырья битумы разделяются на природные и искусственные (нефтяные и сланцевые), а дегти – только искусственные (торфяные, древесные и каменноугольные).

К органическим вяжущим материалам относятся:

1) битумы нефтяные дорожные вязкие, улучшенные;

2) битумы нефтяные дорожные жидкие, улучшенные;

3) битумы сланцевые;

4) дегти каменноугольные дорожные;

5) эмульсии битумные и дегтевые.

Для улучшения свойств в битумы иногда вводят ПАВ (поверхностно-активные вещества).

Битумные эмульсии – дисперсные системы, состоящие из диспергированного вяжущего материала в водной среде с добавкой эмульгатора. При нормальной температуре эмульсии текучи и применяются в холодном или теплом состоянии, но не ниже +2oС. При распределении эмульсии тонким слоем на поверхности каменных материалов они распадаются и выделяют вяжущий материал с первоначальными (до диспергирования) свойствами. По элементарному химическому составу все битумы достаточно близки между собой. Они состоят из 80-87% углерода, 10-12% водорода, 0,5-1,5% кислорода, 0,5-3,5% серы (в природных битумах до 10%), до 1% азота. В виде сложных соединений в битумах имеются следы металлов Ni, Co, Fe, U, V. Как видно из элементарного химического состава, в битуме количественно пре-обладают два элемента: углерод и водород. Поэтому такие соединения называются углеводородными.

В связи со сложным химическим составом битума определяют так называемый групповой состав. Разделение битумов на отдельные его группы (компоненты) основано на различной растворимости их в бензоле, ацетоне, а также избирательной адсорбируемости различными адсорбентами, например, силикогелем и последующей их десорбции органическими растворителями. Из битума обычно выделяют следующие группы углеводородов: масла, смолы (кислые и нейтральные), асфальтены и др. Каждая группа, входящая в состав битума, оказывает существенное влияние на его свойства.

Примерный групповой состав битума: масла – 40-60%, смолы – 20-40%, асфальты – 10-25%, кароены и карбоиды – 1-3%, асфальтогеновые кислоты и их ангидриты – 1%. Групповой состав каменноугольного дорожного дегтя: масла – 60-80%, вязко-пластичные смолы (растворимые в бензоле) – 10-15%, твердые смолы, растворимые в пиридине – 5-10%, свободный углерод (нерастворимая часть) – 5-25%, нафталин < 7%, антрацен < 10% и фенолы < 5%.