Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекція Органічні в'яжучі.doc
Скачиваний:
9
Добавлен:
21.09.2019
Размер:
245.76 Кб
Скачать

10

Лекція №44 з дисципліни: «Будівельне матеріалознавство»

Тема. Органічні в’яжучі та матеріали на їхній основі.

Мета. Вивчення матеріалів й виробів з органічних в’яжучих речовин та їх властивостей.

План заняття.

1. Особливості утворення в'яжучих речовин органічного походження та їхня класифікація.

2. Бітумні в'яжучі речовини, їх властивості.

3. Дьогтьові в'яжучі речовини.

4. Асфальто- та дьогтьобетони

1. Особливості утворення в'яжучих речовин органічного походження та їхня класифікація.

Органічні в'яжучі речовини — це природні або штучні тверді, в'язко-пластині та рідкі матеріали, які складаються із хімічних сполук, молекули яких містять атоми карбону.

Органічні в'яжучі є гідрофобними та горючими матеріалами, більшість яких здатні розчинятись в органічних розчинниках (бензолі, толуолі, гасі, лігроїні), а деякі тільки набухати в них. Вони також характеризуються достатньою адгезією до більшості матеріалів органічного та неорганічного походження.

Сировиною для виробництва органічних в'яжучих речовин є продукти органічного походження, в тому числі: нафта, кам'яне вугілля, горючі сланці, торф.

За механізмом твердіння органічні в'яжучі речовини поділяють на

  • коагуляційні (бітуми, дьогті)

  • поліконденсаційні (або полімеризаційні).

Залежно від властивостей, хімічного складу, виду сировини та технологічного процесу, органічні в’яжучі речовини коагуляційного твердіння поділяють на:

  • бітумні (природні, нафтові, сланцеві) речовини, які складаються із вуглеводнів метанового, нафтенового та ароматичного рядів, а також їхніх кисневих, сірчаних і азотних похідних;

  • дьогтьові (кам'яновугільні, торф'яні, деревні) речовини, які складаються з суміші ароматичних вуглеводнів та їхніх кисневих, азотних або сірчаних похідних;

  • бітумнополімерні, які складаються з нафтових бітумів та полімерів;

  • гумобітумні, одержані в результаті спільної переробки нафтових бітумів та старої гуми;

  • гумодьогтьові, одержані спільною переробкою старої гуми та дьогтьопродуктів.

2. Бітумні в'яжучі речовини, їх властивості.

До бітумних в'яжучих матеріалів належать природні та штучні (нафтові) бітуми.

Природні бітуми - це в'язкі рідини та твердоподібні речовини чорного чи темно-коричневого кольору, що утворилися внаслідок природного процесу окислювальної полімеризації нафти.

Нафтові (штучні) бітуми, одержують переробкою нафтової сировини.

3а консистенцією бітуми поділяють на:

  • тверді,

  • напівтверді

  • рідкі,

За призначенням на:

  • дорожні,

  • будівельні,

  • покрівельні,

  • гідроізоляційні.

Тверда частина бітуму - це високомолекулярні вуглеводні , об’єднанні загальною назвою «асфальтени».

Смоли — це аморфні речовини темно-коричневого кольору з молекулярною масою 500...1000 та густиною, близькою до 1000 кг/м3.

Смолисті речовини — це тверді чи напівтверді продукти, які легко розчиня­ються в бензині, хлороформі, бензолі, маслах. У бітумах їх міститься 16...30%.

Масляні фракції бітумів складаються з різних вуглеводнів з молекулярною масою 100...500 і густиною менше 1000 кг/м3.

Властивості бітуму як дисперсної системи визначаються співвідношенням його складових компонентів: масел, смол та асфальтенів.

►Вміст маслянистих ре­човин у бітумах становить 45...60%; вони надають бітумам рухомості, оскільки смоли частково здатні в них розчинятися.

►Смоли обумовлюють в'яжучі власти­вості бітумів, надають їм пластичності, збільшують адгезійну (клеючу) здатність.

►Асфальтени підвищують температуру розм'якшення та твердість.

Під впливом сонячної енергії, високих температур та кисню повітря склад бітумів змінюється за рахунок хімічного переходу масел у смоли, а смол - у асфальтени. Зміна співвідношення між вуглеводневими речовинами призводить до зміни структури та властивостей бітуму.

Властивості бітумів визначаються їхньою природою, складом та технологією отримання. Для бітумів, на відміну від мінеральних в'яжучих речовин, характерні:

  • гідрофобність,

  • атмосферостійкість,

  • підвищена деформативність,

  • здатність розм'якшуватися при нагріванні.

Густина бітумів залежить від складу і колива­ється у межах від 800 до 1300 кг/м3.

Основними якісними показниками бітумів є в'язкість (твердість), деформативність та теплостійкість. За цими показниками тверді та напівтверді бітуми поділяють на марки. Позначення марки бітуму складається з літер, які пов'язані його призначенням, наприклад БНК 90/30 - бітум нафтовий покрівельний (кровельньїй) та цифр, перша з яких відповідає температурі розм'якшення, а друга пенетрації.

На відміну від зазначеного, для дорожніх бітумів цифри перша та друга пов'язані з межами зміни пенетрації, наприклад, БНД 200/300.

Тверді бітумні матеріали не мають певної точки плавлення.

Вони характеризуються температурою розм'якшення яка залежить від їхнього складу і збільшується при підвищеному вмісті асфальтенів та смол. Наприклад, для дорожніх в'язких бітумів температура розм'якшення знаходиться в межах 33...510С, а для будівельних бітумів 50...105°С.

За необхідністю визначають також інші властивості бітумів - температуру спалаху, крихкість, розчинність тощо.

Температура спалаху - це температура, при якій газоповітряна суміш, що утворюється при підігріванні в'яжучої речовини у відкритому тиглі, спалахує при піднесенні полум'я. Температура спалаху в'язких та твердих бітумів становить нижче 180...200°С, а рідких - не нижче 37...60°С.

Температура крихкості пов'язана з появою перших тріщин при охолодженні бітуму. Наприклад для дорожні бітумів температура крихкості знаходиться в межах -5°С...-25°С.

Основні властивості бітумів пов'язані між собою, наприклад, при зростанні твердості (в'язкості) збільшується розтяжність та знижується температура розм'якшення, а при зменшенні - навпаки.

Бітумні матеріали, як і інші види органічних в'яжучих речовин, характеризуються здатністю до старіння, сутність якого полягає у підвищенні крихкості і зменшенні тріщиностійкості внаслідок поступового окиснення компонентів під дією атмосферних факторів. Також як негативні характеристики треба розглядати залежність в'язкості бітумів від температурного фактора та здатність їх до горіння.

Бітумні речовини є гідрофобними, вони не змочуються і не розчиняються у воді, що дозволяє їх використовувати як основний компонент гідроізоляційних матеріалів.

Бітуми є хімічно інертними до водних розчинів мінеральних солей, лугів та кислот. Відносна хімічна інертність бітумів дозволяє використовувати їх у будівництві для антикорозійного захисту.

Наведені властивості бітумів зумовили їх застосування в гідротехнічному та дорожньому будівництві, а також для виробництва покрівельних, гідроізоляційних та антикорозійних матеріалів.

Нафтопереробна промисловість випускає для застосування в будівництві тверді бітуми, а для проведення дорожньо-будівельних робіт - тверді, напівтверді та рідкі.

Дорожні бітуми використовують для виготовлення асфальтових бетонів та розчинів, будівельні - для виготовлення асфальтових, приклеювальних та ізоляційних мастик, бітумно-гумових матеріалів, а покрівельні - для виготовлення пок­рівельних мастик, рулонних та гідроізоляційних матеріалів.

Рідкі бітуми розраховані для використання в холодному або нагрітому стані при температурі від 20 до 120°С, тому при нормальній температурі вони мають порівняно невелику в'язкість, яка забезпечує необхідну легкоукладальність сумі­шей в дорожнє полотно.

Основними властивостями рідких дорожніх бітумів є:

  • в'язкість (технологічна),

  • швидкість загуснення, що характеризується вмістом летких масел (фракційним складом),

  • адгезія

  • стійкість до погодних змін.

Сланцеві бітуми — це органічні в'яжучі речовини, які одержують при нагрі­ванні горючих сланців без доступу повітря. Вони бувають в'язкі та рідкі.

За складом та властивостями сланцеві бітуми дещо відрізняються від нафтових. Так, у сланцевих бітумах більше міститься асфальтенів та смол, але менше масел, тому вони мають досить високу розтяжність при 25°С (більше 100 см). Галузі використання сланцевих бітумів майже такі самі як нафтових.