Органічні в'яжучі речовини ділять на дві основні групи: бітумні і дегтевиє. Найбільш широке застосування органічні в'яжучі речовини отримали в дорожньому, гідротехнічному, промислово-цивільному будівництві у вигляді покрівельних, гідроізоляційних матеріалів асфальтораствора, асфальтобетону, ущільнюючих матеріалів.
Бітуми застосовувалися в якості будівельного матеріалу ще в глибоку давнину. За 3000 років до нашої ери у Вавилоні і Ассирії, розташованих в межиріччі Тигру і Євфрату, природний бітум використовували як цементуючого і водоізолюючого матеріалу. Органічні в'яжучі речовини ділять на дві основні групи: бітумні і дегтевиє.
До бітумних матеріалів належать такі:
Природні бітуми-в'язкі або твердообразноє речовини, що складаються з суміші вуглеводів і їх неметалевих похідних. Природні бітуми вийшли в результаті природного процесу окисної полімеризації нафти. Природні бітуми зустрічаються в місцях нафтових родовищ, утворюючи лінзи, а іноді й асфальтові озера. Однак природні бітуми в чистому вигляді зустрічаються досить рідко, частіше вони пронизують осадові гірські породи.
Асфальтові породи -порістие гірські породи (вапняки, доломіт, пісковики, піски, глини) просочені бітумом. З цих порід витягують бітум або розламують їх і застосовують в справу у вигляді асфальтового порошку.
Нафтові (штучні) бітуми, отримують шляхом переробки нафтової сировини в залежності від технології виробництва можуть бути: залишкові, одержувані з гудрону шляхом подальшого глибокого відбору з нього масел; окислені одержувані окисленням гудрону в спеціальних апаратах (продування повітрям); крекінгові, одержувані переробкою залишків, що утворюються при крекінгу нафти.
Гудрон-залишок після відгону з мазуту масляних фракцій; він є основною сировиною для отримання нафтових бітумів, використовується у вигляді сполучного речовини в дорожньому будівництві.
До дьогтьових матеріалів відносять різні види дьогтю і пеки. Найбільш широке застосування органічні в'яжучі речовини отримали в дорожньому, гідротехнічному, промислово-цивільному будівництві у вигляді покрівельних, гідроізоляційних матеріалів асфальтораствора, асфальтобетону, ущільнюючих матеріалів. Органічні в'яжучі добре поєднуються з гумою і полімерами, що дозволяє значно поліпшити якість бітумних матеріалів відповідно до вимог сучасного будівництва.
Виникла нова галузь, яка виробляє гідроізоляційні матеріали (ізол, бризол, і інші) з вторинного гумового сировини. Виготовлення рулонних покрівельних і гідроізоляційних матеріалів здійснюється на повністю механізованих потокових лініях безперервної дії.
бітуми відносяться до найбільш поширених органічним в'яжучим речовин. Елементарний склад бітумів коливається в межах: вуглецю 70-80%, водню 10-15%, сірки 2-9%, кисню 1-5%, азоту 0-2%. Ці елементи знаходяться в бітумі у вигляді вуглеводнів та їх сполук із сіркою, киснем і азотом. Хімічний склад бітумів вельми складний. Так в них можуть знаходитися граничні вуглеводні від С 9 Н 20 до С 30 Н 62. Усі різноманітні сполуки утворюють бітум, можна звести в три групи: тверда частина, смоли та олії.
бітум
Фізико-механічні властивості бітуму характеризують в'яжучий матеріал з точки зору його молекулярного будови, а також за сукупністю властивостей властивих в'язкому. Фізичні властивості органічних і неорганічних в'яжучих Сі матеріалів, виготовлених на їх основі різні.
Для органічних речовин на відміну від мінеральних характерні гідрофобність, атмосферостійкість, розчинність в органічних розчинниках, підвищена деформативність, здатність розм'якшуватися при нагріванні аж до повного розплавлення. Ці властивості зумовили застосування органічних в'яжучих для виробництва покрівельних, гідроізоляційних і антикорозійних матеріалів, а також їх широке поширення в гідротехнічному і дорожньому будівництві.
Дегтевиє в'язкі речовини
Дьоготь являє собою густу в'язку масу чорно-коричневого кольору, що утворюється при нагріванні без доступу повітря твердих видів палива (кам'яного і бурого вугілля, горючого сланцю, торфу, деревини). Застосовують в будівництві головним чином кам'яновугільні дьогті, одержувані в коксохімічному виробництві. Отримують приблизно 700-750 кг коксу при переробці 1 т вугілля, приблизно 300-350 м³ коксового газу, 12-15 л бензолу, до 3 кг аміаку і 30-40 кг сирої кам'яновугільної смоли (сирого дьогтю).
Дегтевиє в'яжучі речовини поділяються на такі види:
<Сирий кам'яновугільний дьоготь:
а) Низькотемпературний первинний, одержуваний при напівкоксуванні, що закінчується при 500-600 ° С. Являє собою в'язку темно-буру рідину щільністю 0,85-1 г / см³, що складається з насичених і ненасичених вуглеводнів і фенолу: часто служить для отримання відігнаного дьогтю.
б) Високотемпературний дьоготь, який одержують під час коксування (яке закінчується при температурі 1000-1300 ° С) у вигляді чорної в'язкої рідини, або в'язко-твердого продукту щільністю 1,12-1,23 г / см³ і температурою розм'якшення до 40-70 ° С .
> Відігнати дьоготь (кам'яновугільна смола), що отримується в результаті фракціонування сирої низькотемпературної смоли з виділенням з неї лигроиновой і гасової фракцій (до 30% від маси смоли). За своєю в'язкості і властивостями близький до високотемпературного дьогтю.
> Пек, який є твердим залишковим продуктом перегонки сирої кам'яновугільної смоли з виділенням з неї: легких масел (киплячих до 180 ° С) фенольной фракції (180-210 ° С), нафталіновою фракції (210-230 ° С), антраценового масла (до 360 ° С). Пек -аморфная тендітна маса чорного кольору з характерним раковістим зламом щільністю 1,25-1,28 г / см³, що складається з високомолекулярних вуглеводнів і їх похідних а також вільного вуглеводню (від 8 до 30%).
> Складені дьогті, одержувані при сплаву пеков спільно з дьогтьових маслами (антраценовим або іншими) або зневоднених сирими дьогтями. Застосовуються широко в будівництві, так як змінюючи співвідношення між пеком і розчинником (антраценовим маслом), можна отримувати складені дьогті необхідної в'язкості і температури розм'якшення.
До складу дьогтьових в'яжучих речовин входять в основному вуглеводні ароматичного ряду -проізводние бензолу і їх з'єднання з киснем, азотом і сіркою. Склад кам'яновугільного дьогтю характеризується вмістом наступних груп речовин:
а) Тверді (углисті і неплавкі речовини), нерозчинні в органічних розчинниках, звані вільним вуглецем.
б) дегтевой смоли тверді неплавкі (подібні асфальтеном в бітумі) і в'язко-пластичні плавкі смоли, розчинні в бензолі і хлороформі.
в) рідкі дегтевиє масла, що складаються в основному з рідких вуглеводнів. Отже, дегтевиє в'яжучі являють собою складні дисперсні системи, властивості яких будуть визначатися співвідношенням між твердої складової, смолами і маслами.
Сланцеві дьогті отримують при нагріванні горючих сланців без доступу повітря в спеціальних генераторах або тунельних печах до 500 ... 550 ° С, при цьому виділяються газ, низькотемпературна смола в кількості 15 ... 20% від маси сланцю і напівкокс. Низькотемпературну смолу поділяють на автомобільний бензин, тракторне і дизельне паливо і мазут як залишок після відгону усіх фракцій. Цей залишок становить близько 60% і використовується як рідкий сланцевий дьоготь. Останній буває шести марок, кожна марка його характеризується в основному трьома поки казниками: в'язкістю при температурі 25 і 60 ° С, фракційним складом і температурою спалаху.
Дьогті кам'яновугільні дорожні
Дьогті кам'яновугільні дорожні отримують при коксуванні вугілля або сплавом пеку кам'яновугільного з маслами або зневоднених сирим дьогтем.
За фізико-механічними показниками змішані дьогті мають відносно високим вмістом нерозчинних в бензолі з'єднань - до 20% і водорозчинних сполук - 0,5 ... 7%. За фракційним складом вони мають велику кількість середніх і важких фракцій в інтервалі температур 270 ... 300 ° С. Характерним показником змішаних дегтей є їх в'язкість. Наповнені дьогті отримують, вводячи в складені дьогті тонкоподрібнені матеріали (вапняк, доломіт). Це роблять для підвищення в'язкості, погодо- і температуростойкости дегтей.
Транспортування і зберігання.
Бітумні і дегтевиє в'яжучі повинні мати заводську упаковку. При перевезенні їх захисту і відмови від тютюну від пошкоджень і атмосферних впливів, а зберігають в закритих складах або під навісом в розсортованому вигляді. Бітуми напівтверді, дьогті кам'яновугільні і сланцеві, пек рідкий транспортують в бункерних напіввагонах, автоцистернах, контейнерах, бочках і залізничних цистернах. Бітум будівельний і покрівельний транспортують в бочках, фанерних барабанах, паперових мішках і без тари в критих вагонах і на платформах. Пек перевозять без тари в критих вагонах і на платформах. Бітуми рідкі і дьогті кам'яновугільні перевозять в залізничних цистернах, бункерах-піввагонах, автоцистернах.
Основні властивості дьогтів
Середня щільність кам'яновугільних дьогтів -1.25 г / см³. В'язкість дегтей підвищується зі збільшенням кількості вільного вуглецю і твердих смол за рахунок зменшення олійною частини дьогтю. Температура розм'якшення дьогтів високих марок зазвичай нижче, ніж тугоплавких бітумів. Атмосферостойкость дьогтьових матеріалів (толю, толь-шкіри) нижче в порівнянні з бітумними матеріалами (руберойд, пергамін і інші). Це можна пояснити тим, що дьогті старіють швидше, ніж нафтові бітуми.
У дьогтю міститься велика кількість ненасичених вуглеводнів, які піддаються окислювальному полімеризації при контакті з киснем і водою, дії ультрафіолетових променів сонячного світла. Випаровування масел і часткове вимивання водою фенолів прискорює старіння -дегтевие матеріали стають крихкими і втрачають водовідштовхувальні властивості.
Біостійкість матеріалів на основі дьогтьових в'яжучих вище ніж биостойкость бітумних матеріалов.Стойкость проти гниття пояснюється високою токсичністю міститься в дьогтю фенолу (карболової кислоти).
Покрівельні та гідроізоляційні матеріали на основі бітумів і дьогтів
<Рулонні покрівельні матеріали бувають у великому асортименті і відрізняються не тільки якістю і зовнішнім виглядом, але і різними експлуатаційними властивостями, такі як водостійкість, пожежонебезпека, ступінь трудомісткості при укладанні, вартість, функціональністю при певному типі даху та іншими.
В основі бітумних рулонних матеріалів лежать бітуми складної сполуки вуглеводнів, які в залежності від вихідної сировини діляться на природні і нафтові. Нафтові бітуми залишаються як залишок при перегонки нафти а природні видобуваються з асфальтових порід. Володіючи такими корисними властивостями як пластичність, водонепроникність, стійкість до будь-яких атмосферних опадів, висока ступінь сцепляемости з деревом, металом і каменем їх стали широко використовувати в будівництві при проведенні покрівельних робіт.
Самий традиційний і широко використовуваний матеріал це руберойд. руберойд роблять з покрівельного картону, якого покривають з двох сторін бітумом. Верхня поверхня руберойду може мати грубозернисту або лускату посипання, а нижня -мелкозерністую або пиловидну. Залежно від призначення руберойд ділять на РКК (покрівельний) і РКП (покрівельний). Перший використовується для влаштування зовнішнього шару покрівельного покриття, а другий -для внутрішніх шарів.
Зовні підкладковий руберойд відрізняється тим, що має з обох сторін мелкозернистую або пилоподібний посипання. Приклеюється руберойд гарячими і холодними мастиками.
> Мастика бітумна покрівельна це покрівельний і гідроізоляційний матеріал на основі бітума.Бітумная мастика широко використовується в будівництві будинків, в холодному і гарячому вигляді, для влаштування гідроізоляції і для багатошарового покриття покрівлі рулонними матеріалами.
Мастика резино-бітумна
Розрізняють мастики:
> По виду вихідного в'яжучого - бітумно-полімерні, бітумні, бітумно-емульсійні, полімерні, резінобітумного, дьогті-полімерні і дегтевиє.
> За призначенням бувають мастики приклеюють, які призначені для приклеювання покрівельних і гідроізоляційних рулонних матеріалів а також інших гідроізоляційних матеріалів при влаштуванні захисного шару покрівель. Також промисловість виробляє мастики для влаштування мастичних шарів гідроізоляції і пароізоляції, а також для пристрою ізоляції з метою захисту від корозії підземних сталевих трубопроводів та інших споруд.
> За способом укладання бувають мастики холодні і гарячі. Застосовують гарячі мастики з попереднім підігрівом: мастики бітумні підігрівають до температури 160 ... 180 ° С, мастики резінобітумного - 170 ... 180 ° С, мастики дегтевиє - 130 ... 150 ° С, і гудрокамполімерние мастики до - 70 ° С.
> Бітумна емульсія це дисперсна система складається з двох що не змішуються між собою рідин, з яких одна перебуває в іншій в мелкораздробленном (диспергованому) стані. Емульсіями називають дисперсні системи, що складаються з двох що не змішуються між собою рідин, з яких одна перебуває в іншій в мелкораздробленном (диспергованому) стані. У подібних системах розрізняють дисперсійне середовище і дисперсну фазу, яка розподілена в першій. Бітумні і дегтевиє емульсії це дисперсні системи, в яких вода є середовищем а диспергований бітум або дьоготь-фазою.
<Асфальтобетон являє собою штучний матеріал, застосовуваний головним чином в дорожньому будівництві і отримується в результаті ущільнення спеціально підібраної суміші, яка складається з гравію або щебеню, мінерального порошку, піску, дьогтю або бітуму і пеку.
Асфальтобетон підрозділяється залежно від виду використовуваного кам'яного матеріалу на:
> Щебеневий асфальтобетон, який складається з піску, гравію або гравійно-піщаного матеріалу, бітуму та мінерального порошку.
> Гравійний асфальтобетон-складається з мінерального порошку, піску і бітуму.
> В залежності від в'язкості бітуму застосовуваного в процесі приготування асфальтобетону і температури при якій укладають і ущільнюють асфальтову суміш в покритті розрізняють кілька різновидів асфальтових бетонів:
гарячі, що готуються на вузьких бітумах марок БНД-90/130, БНД-60/90 і БНД-40/60, формування структури бетону в основному закінчується в період ущільнення, температура при укладанні повинна бути 80 ... 110 ° С; теплі, що готуються на бітумах зниженої в'язкості, марок БНД-200/300 і БНД-130/200 або рідких бітумів марок БГ-70/130, формування структури також в основному закінчується в період ущільнення; холодні, що готуються на рідких бітумах марок СГ-70/130, що укладаються в покриття після повного їх охолодження; формування їх структури триває протягом 20 ... 30 сут. До холодних відносяться асфальтобетони тільки на дрібнозернистому або піщаному заповнювачі.
Читай далі статтю асфальтобетон
◊ Штучні вироби
Штучні гідроізоляційні вироби бувають трьох видів: плити гідроізоляційні асфальтові, камені гідроізоляційні і збірні гідроізоляційні залізобетонні вироби. Плити гідроізоляційні асфальтові виготовляють шляхом покриття попередньо просоченої склотканини або металевої сітки шаром гарячої гідроізоляційної мастики або піщаної асфальтобетонної суміші і подальшого пресування.
Плити бувають армовані і неармовані. Неармовані плити випускають довжиною 80 ... 100 см, шириною 50 ... 60 см і товщиною 1 ... 2 см, а армовані - довжиною 100 ... 120 см, шириною 75 ... 120 см і товщиною 2 ... 4 см. Плити гідроізоляційні асфальтові застосовують для пристрою оклеечной гідроізоляції і заповнення деформаційних швів. Їх можна використовувати в зимовий час.
Камені гідроізоляційні виготовляють шляхом просочення природних або штучних пористих матеріалів (цегли, бе тону, туфу, опоки, крейди, вапняку і т. П.) Бітумом або кам'яновугільними дегтепродуктамі на глибину до 10 ... 15 мм. Камені водонепроникні, і застосовують їх для гідроізоляції у вигляді кладки і футеровки на цементному і асфальтовому розчинах.
Збірні гідроізоляційні залізобетонні вироби підлозі сподіваються шляхом просочення збірних залізобетонних елементів (паль, плит, секцій труб, тюбінгів і т. Д.) Органічними в'яжучими на глибину 10 ... 15 мм. Такий спосіб застосовують для антикорозійного гідроізоляції споруди, яке зазнає механічних ударних впливів при одночасному впливі мінералізованих вод.
◊Герметізірующіе матеріали:
Герметизуючі матеріали застосовують для закладення зовнішніх швів між елементами збірних конструкцій будівель і споруд. Залежно від призначення ущільнюючого шва герметизуючі матеріали виконують такі функції: тепло-, гідро- і звукоізоляцію і воздухонепроницаемость.
По виду герметизуючі матеріали ділять на еластичні прокладки і мастики герметизирующие.
Еластічні прокладки виготовляють у виде пористих або монолітних джгутів різної конфігурації. Встановлюють їх насухо або на спеціальних приклеюють мастиках. До пористих еластичним прокладкам відноситься пороізол, виготовлений шляхом вулканізації газонаповненої гуми,
модифікованої нафтовими дистилятами.
Пороізол буває з моноліт ної оболонкою і без неї. Для додання Пороізол герметизуется рующих властивостей його попередньо стискають на 40 ... 60% першо початкового обсягу і поміщають в шов на холодній мастиці ізол. Пороізол має щільність 250 ... 400 кг / м3, розтяжність до 20%, відновлює первинний об'єм після стиснення на 50%, протягом 24 год - на 70%; температуроустойчівость Пороізол 40 ... 70 ° С.
На відміну від Пороізол марки М - матеріалу з незакритими порами на поверхні, який застосовується в поєднанні з холодною мастикою ізол, отриманий новий матеріал - пороізол марки П - матеріал із захисним протектором з монолітної плівки, наявність якої дозволяє застосовувати його для герметизації зовнішніх швів без мастики .
Мастики герметизирующие ділять на мастики ущільнювальні та захисні. Для ущільнення швів застосовують резінобітумной мастику ізол Г-М і мастику УМ-40. Резінобітумной мастику ізол виготовляють змішуванням резінобітумного в'яжучого (підлозі ченного в результаті термомеханічної обробки девулканізованной гуми і нафтового бітуму) з високомолекулярними поліізобутиленом, каніфоллю, кумароновой смолою, наповніть лем азбестом 7-го сорту і антисептиком.
Ізол вводиться в шов в підігрітому стані. Ущільнюючу мастику УМ-40 виготовляють змішуванням високомолекулярного поліізобутилену, розчину гуми і наполнітеля.Для пристрої герметизирующих захисних покриттів швів застосовують мастики на основі полісульфідних каучуків (тіоколової). Тіоколові мастики наносять на поверхню шпателем або пензлем в залежності від консистенції мастики.
