Состав, структура и свойства битумов и дегтей
Состав и строение битумов
Определение битума. Химический и групповой составы, структура битумов.
К органическим вяжущим относят битумы, дегти и полимеры. Распространены также смешанные вяжущие — дегтебитумные, битумнополимерные, дегтеполимерные. Генезис происхождение органических вяжущих представлено на схеме рис. Битумы бывают природные и искусственные. Искусственные битумы получают чаще всего из нефти. Природные битумы — это также неиспарившаяся часть нефти, вылившейся когда-то из недр земли. Как известно из школьного курса химии, из нефти отгоняют на воздухе так называемые светлые нефтепродукты бензин, керосин и др. Остаток от перегонки нефти называется гудрон. В зависимости от вида нефти гудрон при комнатной температуре может быть твердым или вязким, смолоподобным. В последнем случае гудрон называют остаточным битумом. Если же гудрон сам по себе твердый и хрупкий, то остаточный битум получают после удаления из нефти светлых нефтепродуктов и части масел. При продувке горячего гудрона в жидкообразном состоянии воздухом получают окисленный битум. Более половины битумов в нашей стране получают окислением. Смешивая твердый гудрон с ранее отогнанными маслами и смолами, получают компаундированный битум. Получение этих трех видов битума можно проследить по схеме. Получение остаточного битума изображено стрелкой с надписью "перегонка", идущей от нефти к битумам. Стрелка от гудрона к битумам с надписью "окисление" — получение окисленного битума. Две стрелки без подписи, сходящиеся к кругу "битумы", показывают, что, смешивая масла и смолы с гудроном, также можно получить битум компаундированный. Дегти получают из каменного угля, реже из древесины или торфа. Процесс называют также полукоксованием. При разложении сырья образуются низкомолекулярные продукты, сырой деготь, состоящий из масел и смол, а также сухой или вязкий остаток, так называемый пек. Если полукоксованию подвергается каменный или бурый уголь, то низкомолекулярные продукты — это газы, фенолы, соли аммония. Химический состав каменноугольных масел и смол также отличается от состава нефтепродуктов. Сходство каменноугольных смол и масел с нефтяными только внешнее. Масла — жидкие продукты, имеющие вязкость больше, чем обычные жидкости. С повышением вязкости цвет масел обычно становится более темным. Смолы отличаются от масел большей вязкостью, липкостью, более темным цветом. Смолы во многом определяют вяжущие свойства битумов и дегтей. Остатки от перегонки нефти и полукоксования угля также похожи, но пек, в отличие от гудрона, чаще бывает твердый и имеет отличительный признак — раковистый излом. В качестве строительных вяжущих используют два вида дегтя. О тогнанный деготь, получают после удаления из продуктов разложения угля низкомолекулярных веществ, легких и средних масел. Составленный деготь — продукт смешения пека с ранее отогнанными смолами и маслами. Получение двух названных видов строительных дегтей схематично представлено в правой части рис. Полимеры — высокомолекулярные вещества, природные или синтетические. В отличие от битумов и дегтей, они не являются специфическими строительными вяжущими. Кроме того, есть изделия, состоящие из одного только полимера, который в этом случае не является вяжущим по определению см. В то же время в пластмассах, которые имеют применение и в строительстве, полимеры являются вяжущим, склеивающим компонентом, скрепляющим частицы, волокна или листы заполнителей. Высокопрочным и химически стойким конструкционным строительным материалом является полимербетон. Полимеры входят во множество жидкообразных строительных композиций — клеев, герметиков, красок. Конечно, низкомолекулярные органические вещества могут получаться не только из нефти и каменного угля. Но и других источников органических веществ — сырья для полимеров — не так уж много. Из перечисленных в начале параграфа смешанных вяжущих наиболее распространены битумнополимерные. Для них принят термин "битумы, модифицированные полимерами". Синтетические полимеры дороже битумов. Но и небольшие добавки-модификаторы значительно улучшают свойства битумного вяжущего. До недавнего времени к битумам добавляли преимущественно синтетические каучуки. Каучук вводили в покровный слой мягких кровельных материалов армобит и др. В последние годы в кровельных и гидроизоляционных материалах "нового поколения" изопласт и др. Из дегтебитумных материалов известен гудрокам — высококачественное вяжущее, полученное совместным окислением гудрона и каменноугольных смол. Битумы и дегти — группа органических вяжущих коагуляционного твердения. Химический состав битумов и дегтей зависит от состава сырья и может быть разным даже для одной и той же марки материала, Более всего сходны битумы и дегти по элементному составу. В практике принято считать, что битумы и дегти состоят из трех компонентов: Все компоненты битумов и дегтей представляют собой углеводороды и их производные. Различие межу названными компонентами состава в вязкости и средней молекулярной массе. Маслами считают вещества с молекулярной массой M r примерно от до Твердые вещества битумов и дегтей приближаются по свойствам к полимерам. Твердые и вязкие дегти размягчаются при более низкой температуре, чем соответствующие битумы, так как содержат некоторое количество низкомолекулярных фенолов. Основное влияние на свойства битумов и дегтей оказывает их структура и структурные состояния при различной температуре. Здесь принята теория мицеллярного строения битумов и дегтей, которая хорошо объясняет их основные свойства, имеющие практическое значение. Дегти применяются значительно реже, чем битумы, поэтому свойства битумов рассматривают обычно более подробно. Свойства битумов определяются их реологическим состоянием. На реологическое состояние битумов сильно влияет температура, а при одной и той же температуре — состав. При комнатной температуре различают твердые, вязкие и жидкие битумы. От твердых битумов к жидким уменьшается содержание асфальтенов и возрастает относительное количество масел. Реологическая модель Максвелла см. Твердые битумы могут отвечать модели типичного твердого тела, а жидкие приближаются по свойствам к обычной ньютоновской жидкости. При повышении температуры твердые битумы становятся вязкими, а вязкие — жидкими. При понижении температуры наблюдаются обратные явления. На морозе все битумы приобретают состояние твердого тела. Количественно определяются не реологические характеристики, а свойства, имеющие значение для практики. Важнейшая для битумов величина — вязкость — характеризуется косвенно и по-разному для твердых, вязких и жидких битумов. Для твердых и вязких битумов важнейшей характеристикой, зависящей от вязкости, является глубина проникания в битум иглы стандартного прибора пенетрометра , выраженная в десятых долях мм. Другой важный показатель свойств твердых и вязких битумов — температура размягчения — характеризует изменение вязкости с повышением температуры. Определяется условным методом на приборе "Кольцо и шар". Третий, также по существу вязкостный показатель — растяжимость битума — характеризуется абсолютным удлинением стандартного образца-восьмерки при определенной температуре и скорости деформации на приборе, называемом дуктилометром. Методика определения трех перечисленных важнейших свойств битумов — в руководствах к лабораторным работам. Численные значения пенетрации глубины проникания иглы пенетрометра , температуры размягчения и растяжимости определяют вид по применению и марку твердого и вязкого битума. По применению различают битумы дорожные, строительные, кровельные и др. Жидкие битумы получают разбавлением вязких битумов жидкими нефтепродуктами, Они бывают среднегустеющие СГ и медленногустеющие МГ. Примеры обозначения марок жидких битумов:. При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. Агропромышленной комплекс в системе национальной экономики: Анализируется состав, структура, динамика и структурная динамика оборотных активов, показатели рентабельности и оборачиваемости Арендная плата: Статус, состав, полномочия Правительства РФ и основные функции федеральных органов исполнительной власти в целом Вопрос 1. Администрация Президента РФ, ее структура и состав, основные функции и задачи Вопрос 9. Состав, типовые положения , планирующие документы основных структур объектового уровня РСЧС и ГО. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Генезис органических вяжущих Генезис и виды органических вяжущих К органическим вяжущим относят битумы, дегти и полимеры. В маслах и смолах — преимущественно углеводороды метанового и нафтенового ряда и их производные. В твердой части - асфальтены, карбены, карбоиды, парафины. В маслах и смолах — преимущественно ароматические углеводороды и их производные. В твердой части — вещества с большим содержанием углерода "свободный углерод". Схема мицеллы органического вяжущего: Хорошая адгезия к основным породам известняк, доломит и др. Хорошая адгезия как к основным, так и кислым породам гранит и др. Старение происходит преимущественно в результате превращения масел в смолы, а смол в твердую часть, повышается жесткость и хрупкость. К процессам увеличения твердой части добавляется испарение жидких масел и вымывание водой фенолов. Битум и битумные материалы малотоксичны и соответственно недостаточно биостойки. Для повышения биостойкости к битумам добавляют антисептики. Дегти более токсичны ввиду содержания в них ароматических соединений, в частности, фенолов. По этой же причине дегтевые материалы более биостойки, чем битумные.
Классификация строительных материалов Материаловедение Сырье для производства строительных материалов Железобетонные конструкции Материалы получаемые термической обработкой сырья часть2 Материалы на основе неорганических вяжущих веществ часть2 Материалы из органического сырья часть2 Древесина и материалы из нее Битумы и дегти Битумы Дегти Самопроверка Полимерные материалы Материалы специального назначения часть2. Битумы — органические вещества черного или темно—бурого цвета, состоящие из смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных, то есть соединений углеводородов с серой, азотом или кислородом. При обычных температурах битумы могут находиться в твердом, вязком или жидком состоянии. Различают природные и искусственные нефтяные битумы. Природные битумы встречаются в местах нефтяных месторождений, образуя линзы, а иногда и асфальтовые озера. Однако чаще они пронизывают осадочные битуминозные горные породы. Нефтяные битумы получают путем переработки нефти. При ее нагревании выделяют легкие фракции бензин, лигроин, керосин , а затем масла машинные и др. В конечном итоге остается густой смолистый остаток — гудрон. Он является исходным сырьем для получения вязкого и твердого битума, но может использоваться и в качестве битумного вяжущего, особенно в случае использования высокосмолистых нефтей. В зависимости от способа получения нефтяные битумы бывают: Эти элементы образуют предельные углеводороды различных рядов ароматического, парафинового, нафтенового от С 9 до С 30 с различной молекулярной массой. Большое значение имеет групповой состав битумов. По внутреннему строению битум представляет собой коллоидную систему, дисперсионной средой в которой является раствор смол в маслах, а дисперсной фазой — частицы асфальтенов 10—20 мкм , окруженные оболочками убывающей плотности от смол — к маслам. При изменении группового состава битума, в том числе под влиянием внешних факторов температуры и др. По структурно—механическим свойствам битумы являются типичными реологическими телами. Жидкие битумы при обычной температуре, а вязкие и твердые битумы при повышенных температурах ведут себя как ньютоновские и структурированные жидкости. Вязкие и твердые битумы при обычной температуре являются упруговязкими и упруговязко—пластичными телами, а при отрицательных температурах становятся упруго хрупкими. К физико—механическим техническим свойствам битумов относятся: Условная вязкость жидких битумов характеризуется временем истечения 50 см 3 битума через отверстие вискозиметра определенного диаметра при стандартных температурах. Температура размягчения отражает переход битума из вязкопластического состояния в жидкое. За температуру размягчения принимается температура, при которой металлический шарик, продавливая битум при нагревании, касается нижней полки прибора. Важным свойством битума является адгезия — прилипание к поверхности минеральных и органических материалов. Оценивают адгезию по визуальному методу по пятибалльной шкале. Если после кипячения в дистиллированной воде пленка полностью сохраняется, то адгезия оценивается пятью баллами прилипание отличное , если пленка полностью смещается с минеральных зерен и всплывает на поверхность воды, то прилипание оценивается одним баллом прилипание плохое. В зависимости от показателей основных свойств битумы делят на марки. Твердые и вязкие нефтяные битумы БН вырабатывают четырех марок: Для обозначения марок битумов специального назначения вводится дополнительная буква Д — дорожный, К — кровельный и т. Битумы нефтяные дорожные БНД имеют марки: Для изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов применяют битумы кровельные БНК марок: Здесь числитель — средняя температура размягчения, знаменатель — среднее значение пенетрации. Жидкие битумы в зависимости от скорости загустевания подразделяются на среднегустеющие СГ , получаемые разжижением дорожных битумов жидкими нефтепродуктами, и медленногустеющие МГ и МГО , получаемые из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов или их смесей. Тот или иной класс битума определяется количеством испарившегося разжижителя при выдерживании образца битума в термостате или вакуумтермостате при определенных температурах. В зависимости от условной вязкости среднегустеющие битумы имеют марки: К добавкам, улучшающим свойства битумов, относятся добавки поверхностно—активных веществ, полимеров, а также измельченной резины из отслуживших автомобильных покрышек и т. Полимерные добавки можно отнести к структурирующим, которые позволяют расширить интервал работоспособности материала, так как с их введением повышается тепло- и морозостойкость. Однако следует иметь в виду, что иногда полимерная добавка может ускорить старение композиции под влиянием атмосферных факторов, поэтому рекомендуется выбирать атмосферостойкие полимеры. Кроме того, полимеры с битумами трудно совмещаются. В настоящее время изучено совмещение с битумом большинства известных полимеров, хотя пока еще мало из них реально используется в производстве битумных материалов. Полимерные добавки улучшают упругие свойства, растяжимость, когезию органических вяжущих битумов и дегтей. Синтетические и натуральные каучуки используются для модификации вязких и жидких битумов и дегтей. При смешивании с битумами каучуки создают в битуме самостоятельную решетку, способную воспринимать деформации битума. Для увеличения прочности битумно-полимерного материала можно частично или полностью завулканизировать каучук, при этом каучук сначала набухает в битуме, а затем частично растворяется. В последнем случае снижается температура хрупкости материала с одновременным повышением его теплостойкости. Дивинил-стирольные и изопрен-стирольные термоэластопласты являются наиболее технологичными добавками к битумам, так как при нагревании они расплавляются и при перемешивании быстро образуют гомогенную смесь. Эти сплавы превосходят битумно-каучуковые за счет их более равномерного распределения в битумах при перемешивании. При получении сплавов битума с полимером или каучуком нередко добавляются стабилизаторы, вулканизирующие реагенты, ускорители и другие дополнительные компоненты. Из отходов промышленности чаще других используют атактический полипропилен, вторичные полиэтилены, различные кубовые остатки, например кубовые остатки ректификации стирола, регенераты резины и др. Главная Теория Материалы из органического сырья часть2 Битумы и дегти Битумы.
Связать шапку кубанку
Похудеть на 4 кг за 6 дней
Дизайн мышление в бизнесе
Ауди а6 1998 года характеристики
Причина постоянной работы вентилятора охлаждения