Битумные и дегтевые вещества

Органические вяжущие вещества— природные или искусствен­ные коллоидные системы, в которых диспергированы твердые частицы (d = 18...20 мкм), а дисперсной средой являются смолы и масла. Органи­ческими вяжущими являются битумные и дегтевые вещества.

Вяжущие вещества— строительные материалы, применяемые для изготовления строительных растворов и бетонов. Различают неорганические (цемент, гипс, известь и др.) и органические (битумы, дегти, пеки) минеральные вяжущие вещества.

Органические минеральные вяжущие вещества классифицируются по происхождению и способу образования (производства). Битумные вещества по происхождению могут быть природными (горные смолы) и искусственными. Природные органические минеральные вяжущие вещества, например, горные смолы, возникают в процессе естественной окислительной полимеризации нефти, а искусственные битумные вещества получают в результате переработки нефтяного сырья. Дегтевые вещества (деготь и пек) получают только искусственным путем в процессе нагревания без доступа воздуха твердых ви­дов топлива (угля, сланца, торфа, древесины).

Важнейшие свойства битумов и дегтей: высокая гидрофобность, водонепроницаемость, стойкость против действия кислот, щелочей,агрессивных жидкостей и газов, атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях, повышенная деформируемость, способность прочно сцепляться с каменными материалами, деревом, металлом, приобретать пластичность при нагревании и быстро увеличивать вязкость при остывании.

Битумы— смеси углеводородов, в том числе и предельных, и их кислородных, сернистых и азотистых производных. Битумы содержат 70...80 % С; 10... 15 % Н₂; 1...5 % 0₂ и 0...2 % N₂.

Вещественный состав битумов включает твердую, аморфную и жидкую части. Твердая часть битумов представлена асфалътенами и парафинами, аморфная — смолами, а жидкая — маслами.

Асфальтепны битума — окисленные углеводороды, диспергированные в виде частиц размером 18...20 мкм, каждая из которых окружена оболочкой с убывающей плотностью от тяжелых смол к маслам. Парафин, содержащийся в нефтяных битумах, представляет собой смесь воскоподобных предельных углеводородов. Он ухудшает свойства битумов, повышает хрупкость при пониженных температурах, поэтому стремятся к тому, чтобы содержание парафина в битумене превышало 5 %.

Молекулярная масса различных вещественных частей битумов составляет: для твердой части — 5000, для аморфной части — 500 ...1000 и для жидкой части — 100. Соответственно молекулярной массе меняются значения плотности, кг/м³: для твердой части — 1300, для аморфной части — 1000, для жидкой части — 800.

В битумах соотношения вещественных частей может колебаться в достаточно широких пределах, что определяет большой диапазон изменения их свойств. Повышение содержания асфальтенов и смолвызывает возрастание твердости, температуры размягчения и хрупкости битума. Наоборот, масла, частично растворяющие смолы, делают битум мягким и легкоплавким. Снижение молекулярной массы масел и смол также повышает пластичность битума.

При нагревании битум переходит в пластическое состояние; в таком состоянии он хорошо прилипает к дереву, кирпичу, бетону, а затвердев, прочно сцепляется с их поверхностью. В воде битум не растворяется.

Для битумов характерно значительное старение под действием солнечного света и кислорода, при этом повышается хрупкость снижается гидрофобность материала.

По консистенции (при температуре 18°С) битумы делят на твердые, полутвердые и жидкие. Марку твердого битума определяют твердостью, температурой размягчения и растяжимостью.

По области применения битумы классифицируют на связую­щие, гидро- и электроизолирующие, антикоррозионные и антисептиче-ские.

Битумы, применяемые в качестве связующего материала, раз­личают как строительные (ГОСТ 6617—76), кровельные (ГОСТ 9548—74) и дорожные.

Дегтевые вяжущие вещества подразделяются на следующие ви­ды: сырой каменноугольный деготь (ГОСТ 4641—80), отогнанный деготь, пек (ГОСТ 1038—75) и составленные дегти. В состав дегтевых вяжущих входят в основном углеводороды ароматического ряда — производные бензола и их соединения с кислородом, азотом и серой.

Атмосферостойкость дегтевых материалов ниже по сравнению с битумными материалами, т.к. дегтевые вяжущие содержат большее количество непредельных углеводородов, которые подвер­гаются окислительной полимеризации при контакте с кислородом и водой, воздействии ультрафиолетовых лучей, а следовательно, и ста­реют быстрее нефтяных битумов. При старении дегтевые материалы становятся хрупкими и теряют водоотталкивающие свойства.

Высокие (по сравнению со значениями для битумов) биостойкость и стойкость против гниения дегтевых вяжущих веществ объяс­няются большой токсичностью содержащегося в дегтях фенола (кар­боловой кислоты).

В состав каменноугольного дегтя входят следующие группы веществ:

а) твердые (углистые и неплавкие вещества), нерастворимые в органических растворителях;

б) дегтевые смолы твердые неплавкие (подобные асфальтенам в битуме) и вязкопластичные смолы, растворимые в бензоле и хлороформе;

в) жидкие дегтевые масла, состоящие из жидких углеводородов. Плотность каменноугольных дегтей составляет 960... 1090 кг/м³, пека — 1190... 1300 кг/м³. Температура размягчения пека 50...60°С.

Каменноугольный деготь применяют для пропитки гидроизоляцион­ных материалов и при устройстве дорог, пек — как вяжущее вещество в мастиках для крепления дегтевых гидроизоляционных и облицовочных ма­териалов. При работе с каменноугольными дегтями и пеками следует пом­нить, что они и их пары токсичны.