IV. Высокомолекулярные соединения (стр. 7 )

Для строительных целей необходимо применять битумы, свойства которых соответствуют условиям их работы в строительных конструкциях.

V.2. Дегти

Дегти представляют собой вязкие жидкости черного или бурого цвета, состоящие из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных, получаемых конденсацией парообразных продуктов, образующихся при разложении органических материалов (каменного угля, торфа, древесины и др.) в условиях высокой температуры без доступа воздуха. Процесс этот называется сухой деструктивной перегонкой, при которой химическая структура перегоняемого вещества полностью изменяется.

По исходному сырью дегти делят на каменноугольные, торфяные, древесные и сланцевые, а в зависимости от метода переработки сырья – на коксовые и газовые. В строительстве наибольшее значение имеют каменноугольные дегти, которые являются побочным продуктом процессов коксования и газификации каменного угля. Наибольшее развитие получают материалы на основе битумов, а соответственно, уменьшается использование материалов на основе дегтевых композиций.

Каменноугольные дегти. В зависимости от температуры коксования дегти делят на высокотемпературные, получаемые в результате коксования исходного сырья при температуре 900–1200 °С, низкотемпературные, получаемые в результате полукоксования при температуре 450–600 °С, и газовые – при газификации топлива в производстве светильного газа.

При разложении каменного угля образуются сырые дегти, которые непосредственно для производства строительных материалов не применяются. В них содержится значительное количество летучих составных частей, которые даже при слабом нагревании испаряются, что приводит к изменению первоначальных свойств строительных материалов (возникает хрупкость). Из сырого дегтя отгоняют легкие и средние масла, в результате чего получают так называемый отогнанный деготь.

Составные части дегтя отгоняются при различных температурах: при температуре до 170 °С отделяется легкое масло, при 170–270 °С – среднее, при 270–300 °С – тяжелое и при 300–360 °С – антраценовое масло. После окончания отгонки масел получают твердое вещество черного цвета, называемое пеком.

Антраценовое масло представляет собой жидкую, иногда маслоподобную зеленовато-желтую массу, оно имеет характерный запах ввиду наличия в нем фенолов и сернистых соединений.

Сырой деготь (каменноугольная смола), каменноугольные пек и масло характеризуются следующими физико-механическими показателями:

1. Каменноугольная смола в своем составе содержит до 7 % свободного углерода, до 4 % воды и до 10 % нафталина, при 80 °С обладает вязкостью 2,5–4,5 с.

2. Каменноугольный пек производят трех видов: мягкий, средний и пек из низкотемпературного дегтя; отличаются указанные виды пеков, главным образом, температурой размягчения, содержанием свободного углерода, воды и не растворимых в бензоле веществ.

3. Каменноугольное масло характерно большим содержанием (до 70 %) тяжелых фракций, отгоняемых в интервале температур 275–360 °С, содержанием до 0,3 % нерастворимых в бензоле веществ и до 1,5 % воды. Составленный деготь получают сплавлением пека с дегтевыми маслами или обезвоженными сырыми дегтями.

Каменноугольные дорожные дегти получают при коксовании угля или сплавлением каменноугольного пека с маслами или обезвоженным сырым дегтем. Выпускают восемь марок: от ДС-1 до ДС-8.

По физико-механическим показателям смешанные дегти обладают относительно большим содержанием нерастворимых в бензоле соединений – до 20 %, количество водорастворимых соединений в них 0,5–7 %. По фракционному составу они содержат большее количество средних и тяжелых фракций в интервале температур 270–300 °С. Характерным показателем для смешанных дегтей является их вязкость: 5–15 с при 30 °С для дегтя ДС-1 и 50–120 с при 50 °С для дегтя марки ДС-8.

Сланцевые дегти получают при нагревании горючих сланцев без доступа воздуха в специальных генераторах или туннельных печах до 500–550 °С, при этом выделяется газ, низкотемпературная смола в качестве 15–20 % от массы сланца и полукокс. Низкотемпературную смолу разделяют на автомобильный бензин, тракторное и дизельное топливо и мазут как остаток после отгона всех фракций. Этот остаток составляет около 60 % и используется как жидкий сланцевый деготь. Последний бывает шести марок, каждая из которых характеризуется, в основном, тремя показателями: вязкостью при температурах 25 °С и 60 °С, фракционным составом и температурой вспышки.

V.3. Эмульсии и пасты

Эмульсиями называют дисперсные системы, состоящие из двух не смешивающихся между собой жидкостей, из которых одна находится в другой в мелкораздробленном (диспергированном) состоянии. В подобных системах различают дисперсионную среду и дисперсную фазу, которая распределена в первой.

Битумные и дегтевые эмульсии – это дисперсные системы, в которых вода является средой, а диспергированный битум или деготь – фазой. Для получения эмульсий битум или деготь должен быть превращен в мелкораздробленное состояние, частицы его равномерно распределены в водной среде и не должны слипаться в более крупные агрегаты. Образование и устойчивость эмульсии достигается путем введения в нее специальных эмульгаторов – поверхностно-активных веществ или тонкодисперсных твердых порошков, которые, с одной стороны, понижают поверхностное натяжение между битумом и водой и этим способствуют более мелкому раздроблению, а с другой, сообщают частицам определенный заряд, препятствующий слиянию частиц. В качестве органических эмульгаторов для получения битумных эмульсий применяют олеиновую кислоту и асидол.

Битумные эмульсии получают механическим диспергированием с применением особых быстро вращающихся механизмов (гомогенизаторов), в которые смесь расплавленного вяжущего и воды с эмульгатором поступает через щель между дисками и кожухом аппарата. При быстром вращении дисков (до 3000 об/мин) битум под влиянием центробежной силы распыляется в водной среде. Имеющийся в воде эмульгатор обволакивает частицы вяжущего и придает им необходимую устойчивость. В последнее время для изготовления битумных эмульсий часто пользуются акустическими диспергаторами.

Битумные эмульсии можно приготовить и в смесителях с медленным вращением (120 об/мин); в этом случае необходимо применять более активные эмульгаторы и низкоплавкие битумы. Содержание битумов в эмульсиях составляет около 50 %, эмульгатора – от 0 до 5 %.

Качество битумных эмульсий, характеризуемое скоростью распада, зависит от свойств эмульгаторов и дисперсности эмульсии. Эмульсии, применяемые для смешения с мелкими материалами, не должны распадаться до полного объединения с ними, а при обработке сырых поверхностей должны быть устойчивыми при разведении водой. Битумные эмульсии после нанесения их на поверхность должны относительно быстро и полно выделять битум в виде тонкой и плотной пленки, которая снова переходит в эмульсию при действии воды.

В отличие от битумов, дегтей и пеков, которые применяют в строительстве обычно разогретыми в сухую погоду и при сухих заполнителях, битумные эмульсии используют в холодном состоянии. Они обладают способностью наноситься на влажные поверхности и объединяться с влажными материалами.

Эмульсии применяют для устройства защитного гидроизоляционного и пароизоляционного покрытия, грунтовки основания под гидроизоляцию, приклейки штучных и рулонных материалов, а также гидрофобизации поверхностей изделий. Кроме этого, эмульсию добавляют к воде затворения при изготовлении бетонов; этим достигается их объемная гидрофобизация.

Хранят эмульсию в металлической таре в закрытых помещениях температурой не ниже 0 °С; тара должна быть чистой, так как присутствие посторонних примесей может вызвать быстрый ее распад. Транспортируют эмульсии в бочках или цистернах.

Битумные пасты применяют для устройства защитного гидроизоляционного и пароизоляционного покрытия, грунтовки изолируемой поверхности, уплотнения стыков в кровле, а также в качестве вяжущего для изготовления холодных мастик.

Битумные пасты приготовляют из битума, воды и эмульгатора. В качестве эмульгатора используют неорганические тонкодисперсные минеральные порошки, содержащие активные коллоидные частицы размером менее 0,005 мм, добавляемые в воду при производстве паст. В качестве эмульгатора используют известь, глины, трепел молотый. Наиболее водоустойчивые пасты получают при применении известковых эмульгаторов.

V.4. Мастики

По виду исходного вяжущего мастики делят на битумные, битумно-полимерные (в том числе битумно-каучуковые), резинобитумные, дегтевые, дегтеполимерные, гудронные и гудрокам-полимерные.

По способу укладки мастики бывают горячие и холодные. Горячие мастики применяют с предварительным подогревом до температуры: битумные 160–180 °С, резинобитумные 170–180 °С, дегтевые и гудрокамовые 130–150 °С и гудрокам-полимерные 70 °С. Холодные мастики применяют без подогрева при температуре окружающего воздуха 5 °С, с подогревом до 60–70 °С при более низких температурах.

Мастики изготовляют из органического вяжущего и наполнителя. Наполнители применяют для повышения теплостойкости, уменьшения хрупкости при пониженных температурах и уменьшения расхода вяжущего. Для мастик используют наполнители пылевидные, волокнистые и комбинированные (смесь пылевидного и волокнистого). В качестве пылевидных наполнителей применяют известняк, доломит, кварц, тальк, трепел, золы, цемент и многие другие, а в качестве волокнистого наполнителя –хризотиловый асбест 7-го и 8-го сортов, асбестовую пыль, коротковолокнистую минеральную вату.

Горячие мастики, в зависимости от области применения, подразделяют на приклеивающие, кровельно-гидроизоляционные и гидроизоляционные асфальтовые.

Приклеивающие мастики изготовляют четырех видов: битумные, состоящие из битума, наполнителя и антисептика; резинобитумные – из резинобитумного вяжущего, полимерной добавки, наполнителя и антисептика; дегтевые – из каменноугольных дегтепродуктов и наполнителя; гудрокамовые – из гудрокама, нефтяного битума и наполнителя.

Битумные мастики производят четырех марок: МБК-Г-65, МБК-Г-75, МБК-Г-85 и МБК-Г-90, резинобитумные мастики – марки МРБ-Г-П-100; дегтевые – трех марок: МДК-Г-50, МДК-Г-60 и МДК-Г-70 и гудрокамовые – марки МГ-Г-70. Последняя цифра марки мастики характеризует теплостойкость в градусах на уклоне 45°, например, битумная мастика марки МБК-Г-65 имеет теплостойкость 65 °С. Приклеивающие мастики предназначены для склеивания рулонных материалов при устройстве многослойных кровельных покрытий и гидроизоляции.