М о д у л ь 4. Б И Т У М Н Ы Е М А Т Е Р И А Л Ы
Комплексная цель модуля. Изучение видов битумных материалов, свойств битумов, составляющих основу этих материалов, а также рекомендации по использованию битумных материалов с различными целями.
Основные свойства битумов
К материалам органического происхождения кроме полимерных относятся и битумные материалы. По своему происхождению битумы бывают природными и искусственными. Природные битумы образовались в результате разложения животных и растительных остатков. Они встречаются в виде местных скоплений или пропитывают пористые горные породы. Добывают природные битумы, обрабатывая горные породы горячей водой или сухим паром в смеси с парами органических растворителей.
Природные битумы – это вязкие или твердые смеси высокомолекулярных углеводородов, содержащих азот, серу, кислород и другие гетероатомы. Состав природных битумов зависит от геологических условий их образования. Это коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды и диспергированной фазы. Дисперсионной средой являются различные высокомолекулярные масла и смолы. Диспергированной фазой являются асфальтены. Это темные порошки наиболее высокомолекулярных соединений, имеющих степень полимеризации не ниже тридцати.
В густых или твердых битумах, содержащих большое количество диспергированной фазы, масла и смолы вследствие сольватации находятся практически полностью в связанном состоянии. При этом с повышением их молекулярной массы эффект сольватации усиливается и твердость битума растет. Однако, основное промышленное значение имеют искусственные битумы. Они являются продуктами переработки каменного угля и нефти.
|
|
|
Состав искусственных битумов зависит от природы исходного сырья и способа его переработки. Искусственные битумы получают окислением гудрона кислородом воздуха. Гудрон – это крекинг-остаток нефти и каменного угля. В состав искусственных битумов входят различные высокомолекулярные жирные кислоты общей формулой СnH2n+1COOH, алифатические спирты общей формулой
СnH2n+1OH и парафиновые углеводороды СnH2n+2.
Свойства искусственных битумов зависят как от их состава, так и от степени полимеризации n. С увеличением n растет плотность битумов, повышается температура их размягчения, затрудняется растворение в летучих органических растворителях. Битумы становятся более устойчивыми к действию других агрессивных сред. Твердые битумы растворяются и размягчаются при нагревании с большим трудом.
Основные физико-химические и химические свойства природных и искусственных битумов примерно одинаковы. Это вещества с высокой гидрофобностью, но в органических растворителях (бензине, бензоле, спирте) они легко растворяются. Битумы с высокой степенью полимеризации обладают относительно высокой кислотостойкостью, однако при длительном действии растворов минеральных кислот они разрушаются. Для повышения сопротивления действию кислот в них вводят кислотостойкие наполнители.
|
|
|
Длительное действие концентрированных водных растворов едких щелочей и карбонатов щелочных металлов при нормальной и повышенной температурах вызывает их постепенное разрушение. Даже насыщенные растворы извести, например в бетоне, омыляют битумы. Наиболее устойчивы битумы в водных растворах минеральных и органических солей. Они хорошо противостоят и неокислительным органическим кислотам, сильные окислители вызывают их окислительную деструкцию.
При повышении температуры степень полимеризации битумов снижается и они размягчаются. Это их основной недостаток, т. к. они текучи не только при повышенных, но и при нормальных температурах. Уменьшить их хладотекучесть можно введением специальных наполнителей – асбеста, песка и др.
При использовании битумов большое значение имеют их реологические свойства: вязкость, эластичность и тиксотропия. Тиксотропия – это способность некоторых дисперсных систем обратимо разжижаться при перемешивании и затвердевать в покое. Это свойство битумов зависит от их химической природы и строения. Под влиянием света, тепла и кислорода воздуха битумные материалы стареют. В процессе старения одни компоненты улетучиваются, другие агрегатируются и уплотняются. Пластичность битумов при этом падает, хрупкость растет и развиваются трещины. Однако, несмотря на все эти недостатки, битумные материалы используются достаточно широко из-за невысокой стоимости и доступности.
|
|
|
Материалы на основе битумов
В настоящее время находят применение следующие листовые или рулонные материалы на основе битумов:
─ рубероид – это рулонный материал, получаемый пропиткой кровельного картона нефтяными битумами с последующим нанесением на обе стороны полотна тугоплавкого нефтяного битума с наполнителем. Затем материал с обеих сторон защищается песчаной посыпкой, состоящей из крупнозернистого кварцевого песка. Однако картон, являющийся основой рубероида, может подвергаться биологической коррозии.
─ стеклорубероид позволяет избежать этого недостатка. Это тоже рулонный кровельный материал, однако его основу составляет стеклотканый холст, не подвергающийся биологическому разрушению. На основу с двух сторон наносят жидкий битум, затем более тугоплавкий нефтяной битум и защищают с двух сторон посыпкой их крупнозернистого кварцевого песка.
|
|
|
─ гидроизол тоже относится к биологически стойким материалам. Его получают пропиткой асбестовой бумаги нефтяными битумами. Остальные операции как у предыдущих материалов. Он может быть как листовым, так и рулонным.
Все это битумные материалы, имеющие основу, Существуют и безосновные материалы. К ним относится бризол – рулонный материал, изготовленный методом вальцевания смеси, состоящей из нефтяного битума, дробленой резины, асбеста и пластификатора. Этот материал предназначен для эксплуатации в интервале температур от -15 до 450С.
К группе безосновных материалов относится и изол. Его получают совместной прокаткой сырой (невулканизированной) резины с битумом. При прокатке вводят пластификатор, наполнитель и антисептик для исключения возможности биокоррозии.
Кроме листовых и рулонных материалов на основе битумов готовят различные мастики и эмульсии. В состав мастик кроме битума входят пылевидные или волокнистые наполнители: цемент, кварцевый песок и хризолитовый асбест. Эмульсии готовят смешение битума с органическими растворителями в разных соотношениях. Для того, чтобы эти материалы обеспечивали высокое защитное действие, необходимо строго выдерживать определенную технологию их нанесения.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 337; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!