Строительные материалы (стр. 16 )

(1 час)

Темы 1,2,3 Кровельные, гидроизоляционные и герметизирующие материалы. Теплоизоляционные и акустические материалы. Отделочные материалы (1 час)

План лекции

1. Битумные и дегтевые вяжущие. Классификация, состав, строение и свойства битумов. Марки нефтяных битумов. Состав и свойства дегтей. Битумно-резиновые и битумно-полимерные композиции, тонкомолотые добавки. Битумные и дегтевые кровельные и гидроизоляционные материалы,  технология их производства. Технология производства рулонных битумных материалов. Значение покровного слоя, наполнителей и посыпки поверхностей. Мастичные материалы. Битумная стеклоткань, гидроизол, оризол, рулонный изол, фольгоизол. Важнейшие свойства кровельных и гидроизоляционных материалов. Герметизирующие материалы.

2. Кровельные, гидроизоляционные и герметизирующие материалы на основе полимеров. Полиэтиленовые, полипропиленовые, поливинилхлоридные пленки, их свойства и применение. Волнистые и плоские кровельные листы, эластичные прокладки.

3. Классификация отделочных материалов и изделий, требования, предъявляемые к ним.

4. Процесс получения красочных покрытий: понятие о грунтовании, шпатлевании и нанесении красочных слоев.

5. Классификация красочных материалов по химическим и эксплуатационным признакам и их свойства. Основные компоненты красочных составов: пигменты, их виды, основные требования к ним; роль связующих веществ и пигментов в составе красочных материалов. Виды красочных составов: масляные краски, лаки и эмалевые краски, порошковые краски, их преимущества и недостатки. Краски на неорганических вяжущих: известковые, цементные, силикатные краски. Казеиновые и клеевые краски.

6. Отделочные материалы на основе природного и искусственного камня, керамики, стекла и металлов, лесных и полимерных материалов.

7. Общий характер строения теплоизоляционных материалов, основные требования к ним и области их применения.

8. Классификация теплоизоляционных материалов и изделий по плотности, теплопроводности, виду исходного сырья, форме, возгораемости, сжимаемости. Способы создания высокопористого строения материала.

9. Важнейшие теплоизоляционные изделия из органического и неорганического сырья.

10. Понятие о звуке. Классификация акустических материалов и изделий. Звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы, особенности их структуры, основные виды и области применения.

Органические вяжущие вещества.

Строительные конгломераты на основе органических вяжущих веществ относятся к безобжиговым, их отвердение происходит при обычных температурах или при тем­пературе не выше 220 °С.

Органические вяжущие вещества представляют собой природ­ные или искусственные твердые, вязкопластичные и жидкие (при комнатной температуре) материалы, молекулы которых содержат атомы углерода, являются высокомолекулярными соединениями и обладают вяжущими свойствами. К органическим вяжущим ве­ществам относятся битумы, дегти, полимеры и их модификации.

Как и любой искусственный строительный конгломерат, искусственный строительный конгломерат на основе органических вяжущих веществ состоит из связующего вещества, наполнителей и заполнителей. В качестве связующего вещества используются битумы, дегти и их эмульсии.

Битумы — органические вещества черного или темно-кори­чневого цвета, состоящие из смеси углеводородов с молекулярной массой 400 — 5000 и их неметаллических производных с серой, азо­том или кислородом. При комнатной температуре они могут быть в твердом, вязком, вязкопластичном и жидком состояниях. Битумы растворяются в органических растворителях, например в бензоле, толуоле, ксилоле, хлороформе, сероуглероде и др. Битумы могут быть природными и искусственными (полученными из нефти).

Природные битумы встречаются в виде отдельных скоплений, а чаще — пропитывающими горные породы. Природные битумы образовались из нефти в верхних слоях земной коры или в виде поверхностных озер. Нефть, находящаяся в недрах земли, мигри­ровала в верхние слои земли и в результате испарения легких не­фтяных фракций под действием климатических и геологических факторов, под влиянием окислительного процесса и полимериза­ции превратилась в твердый или вязкий битум.

Искусственные (нефтяные) битумы получают из нефти путем переработки остатков, образующихся в результате перегонки не­фти на нефтеперерабатывающих заводах. По способу производ­ства различают: остаточные битумы, полученные в результате атмосферно-вакуумной перегонки; окисленные — в результате окис­ления гудрона кислородом, крекинговые — окисления остатков крекинга, образующихся при переработке мазута при высоких тем­пературах (до 450 °С) и давлении (до 5 МПа); компаундированные (Бензины, изготовленные методом введения присадок, добавок и компонентов в товарные бензины с целью повышения октанового числа, или введение присадок, добавок и компонентов в некондиционные нефтепродукты с целью получения бензина заданного качества.).

Битумы состоят из смеси высокомолекулярных углеводородов метанового (СnН2n+2), нафтенового (СnН2n) и ароматических (СnН2n-6) рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных. Элементарный состав битумов колеблется в пределах: угле­род — 70—87 %, водород — 8—12 %, кислород 0,2—12,0 % (в нефтя­ных битумах — до 2 %), серы 0,5 — 7,0 % (в природном битуме — до 10 %), азота — до 1 %. Элементарный химический состав битумов говорит только о материальном балансе элемента, но не дает пред­ставление о химических соединениях, содержащихся в битуме, которые определяют структуру и свойства битума.

Все многообразие соединений, входящее в битум, подразделя­ют на отдельные группы соединений, близких по строению и свой­ствам. Такими группами являются масла, смолы, асфальтены и их модификации (карбены и карбоиды), асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.

Масла — жидкая при обычной температуре группа соединений светло-желтого цвета, придающая битуму подвижность и теку­честь. Истинная плотность масел составляет менее 1000 кг/м3, молекулярная масса — 300 — 600. Содержание масел в битумах со­ставляет 35 — 60% (по массе).

Смолы — вязкопластичные вещества, твердые или полутвердые при обычной температуре, темно-коричневого цвета. Смолы улу­чшают адгезию битума к наполнителям благодаря наличию поляр­ных углеводородов. Кроме того, они придают битуму эластичность и водоустойчивость. Смолы имеют плотность около 1000 кг/см3 и молекулярную массу в пределах 600—1000. Содержание смол в битумах составляет 20 —40 % по массе.

Асфальтены — твердые неплавкие высокополимерные соеди­нения плотностью более 1000 кг/м3, с молекулярной массой в пределах 1000 — 5000. Асфальтены придают битуму твердость и тем-пературостойкость; обычно в битумах содержится 10 — 40% ас-фальтенов (по массе). Асфальтены растворимы в хлороформе, го­рячем бензоле и четыреххлористом углероде.

В битумах содержатся карбены и карбоиды в количестве 1 — 3 %. Карбены по своим свойствам близки к асфальтенам, но растворя­ются только в сероуглероде. Карбоиды — твердые вещества нера­створимые в известных растворителях. С увеличением содержания карбенов и карбоидов увеличиваются вязкость и хрупкость биту­мов.

В состав битумов могут входить и парафины, которые относят­ся к твердым метановым углеводородам и ухудшают свойства би­тумов (снижают пластичность и увеличивают хрупкость). Содер­жание парафинов в битумах составляет 6 —8 %.

Асфальтогеновые кислоты имеют твердую или высоковязкую консистенцию, хорошо растворяются в этиловом спирте, явля­ются поверхностно-активной частью битума, способствуют по-вышению прочности сцепления битума с каменными материала­ми. К этой же группе относятся и ангидриды асфальтогеновых кислот. Общее содержание асфальтотеновых кислот и их ангидри­дов в нефтяных битумах может доходить до 3 %, в природных — до 12 % (например, тринидатский битум).

О внутреннем строении битума высказываются различные то­чки зрения. С одной точки зрения, битум представляет собой кол­лоидную систему, дисперсионной средой в которой является ра­створ смол в маслах, а дисперсной фазой — асфальтены, карбены, карбоиды, коллоидно растворенные в среде до макромоле­кул размером 18 — 20 мкм. На границе раздела фаз адсорбированы асфальтогеновые кислоты на молекулах асфальтенов.

Групповые углеводороды входят в состав битума в различных соотношениях их масс, что определяет их структуру и свойства. Структура битума становится то типа золя для систем с малой вязкостью, то типа геля — с повышенной вязкостью, что зависит и от температуры битума. При нагревании или увеличении содер­жания масел структура геля переходит в структуру золя. Золи, коллоидные растворы (от лат. solutio — раствор) — растворы, состоящие из частиц очень малого размера (10-5—10-7см), равномерно распределенных в какой-либо среде, например, в воде (гидрозоли), в органической жидкости (органозоли), в воздухе или другом газе (аэрозоли). 3оли занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами (суспензиями, эмульсиями). Золи диффундируют медленнее, чем неорганические соли, обладают эффектом светорассеяния (Эффект Тиндаля).

Основными свойствами, характеризующими качество твердых и вязких битумов (типа гель) и разделение их на марки, являются вязкость, пластичность и растяжимость, температуры размягче­ния и хрупкости; для жидких битумов — вязкость и фракционный состав.

Вязкость является структурно-механической характеристикой битума и зависит от структуры битума и температуры. По ГОСТ 11501 — 78 «Методы испытания твердых и вязких битумов» вяз­кость, точнее текучесть (величина, обратная вязкости), оценива­ется условным показателем — глубиной проникания стандартной иглы в битум при действии на нее груза массой 100 г в течении 5 с при температуре 25 °С или массой 200 г в течение 60 с при темпе­ратуре 0 °С (с помощью пенетрометра), в градусах (1° соответству­ет 0,1 мм погружения иглы). При температуре 25 °С пенетрация твердых и вязких битумов колеблется в пределах 5 —300.