Битумные вяжущие вещества

Битумы относятся к наиболее распространенным органическим вяжущим веществам.

Элементарный состав

битумов колеблется в пределах: углерода 70-80%, водорода 10-15%, серы 2-9%, кислорода 1-5%, азота 0-2%. Эти элементы находятся в битуме в виде углеводородов и их соеди­нений с серой, кислородом и азотом. Химический состав битумов весьма сложен. Так, в них могут находиться смеси углеводородов метанового и нафтенового рядов и их кислородных, сернистых и азо­тистых производных. Все многообразие соединений, образующие битум, можно свести в три группы: твердая часть, смолы и масла.

Твердая часть битума

- это высокомолекулярные углеводороды и их производные с молекулярной массой 1000-5000, плотностью более 1, объединенные общим названием "асфальтены". В асфальтенах содержатся карбены, растворимые только в ССI4 и карбоиды, не растворимые в маслах и летучих растворителях. В состав битумов могут входить также твердые углеводороды-парафины.

Смолыпредставляют собой аморфные вещества темно- коричневого цвета с молекулярной массой 500-1000, плотностью около 1 .

Масляные фракции

битумов состоят из различных углево­дородов с молекулярной массой 100-500, плотностью менее 1.

По своему строению битум представляет коллоидную систему, в которой диспергированы асфальтены, а дисперсионной средой явля­ются смолы и масла. Асфальтены битума, диспергированные в виде частиц размером 18-20 мкм, являются ядрами, каждое из них окруже­но оболочкой убывающей плотности - от тяжелых смол к маслам.

Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соот­ношением входящих в него составных частей: масел, смол и асфальтенов. Повышение содержания асфальгенов и смол влечет за собой возрастание твердости, температуры размягчения и хрупкости биту­ма. Наоборот, масла, частично растворяющие смолы, делают битум мягким и легкоплавким.

Свойства битумов

Физические свойства

органических и неорганических вяжущих веществ и материалов, изготавливаемых на их основе, различны. Для органических веществ в отличие от минеральных характерны гидрофобность, атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях, повышенная деформативность, способность размяг­чаться при нагревании вплоть до полного расплавления. Эти свойст­ва обусловили применение органических вяжущих для производства кровельных, гидроизоляционных и антикоррозионных материалов, а также их широкое распространение в гидротехническом и дорожном строительстве.

Плотность битумов в зависимости от группового состава колеб­лется в пределах от 0,8 до 1,3 г/см3. Теплопроводность характерна для аморфных веществ и составляет 0,5-0,6 Вт/(м.°С); теплоемкость -1,8-1,97 кДж/кг.°С. Коэффициент объемного теплового расширения при 25°С находится в пределах от 5*10-4 до 8*10-40С-1, причем более вязкие битумы имеют больший коэффициент расширения. Устойчи­вость при нагревании характеризуется: потерей массы при нагрева­нии пробы битума при 160°С в течение 5 ч (не более 1%) и темпера­турой вспышки (230-240°С в зависимости от марки).

Водостойкость характеризуется содержанием водорастворимых соединений (в битуме не более 0,2-0,3% по массе). Электроизоляци­онные свойства используют при устройстве изоляции электро­кабелей.

Физико-химические свойства.

Поверхностное натяжение биту­мов при температуре 20-25°С составляет 25-35 эрг/см2. От содер­жания поверхностно-активных полярных компонентов в органическом вяжущем зависит смачивающая способность вяжущего и его сцепление с каменными материалами (порошкообразными на­полнителями, мелким и крупным заполнителем).

Старение - процесс медленного изменения состава и свойств би­тума, сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Ускоряется под действием солнечного света и кислорода воздуха вследствие возрастания количества твердых хрупких состав­ляющих за счет уменьшения содержания смолистых веществ и масел.

Реологические свойства битума зависят от группового состава, строения. Жидкие битумы, имеющие структуру типа золь, ведут себя как жидкости, течение которых подчиняется закону Ньютона. Твер­дые битумы, имеющие структуру типа гель, относятся к вязко- упругим материалам, так как при приложении к ним нагрузки одно­временно возникает упругая (обратимая) и пластическая (необратимая) составляющие деформации.

Химические свойства.

Наиболее важным свойством является хи­мическая стойкость битумов и битумных материалов к действию аг­рессивных веществ, вызывающих коррозию цементных бетонов, ме­таллов и других строительных материалов. Битумные материалы хо­рошо сопротивляются действию щелочей (с концентрацией до 45%), фосфорной кислоты (до 85%), а также серной (с концентрацией до 50%), соляной (до 25%) и уксусной (до 10%) кислот. Менее стойки битумы в атмосфере, содержащей оксиды азота, а также при дейст­вии концентрированных растворов кислот (особенно окисляющих). Битум растворяется в органических растворителях. Благодаря своей химической стойкости и экономичности битумные материалы широ­ко применяют для химической защиты железобетонных конструкций, стальных труб и др.

Интересное из раздела

Агроэкологическая характеристика темно- каштановой почвы по данным анализов и мероприятия по вос
Согласно современным предоставлениям, почва – самостоятельное естественноисторическое биокосное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате воздействия биотических, абиоти ...

Экология Туймазинского района Республики Башкортостан
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилило ...

Характеристика энергетики как загрязнителя окружающей среды
Понятие «энергетика» включает в себя методы получения и использования различных видов энергии для нужд человеческого общества. Энергетика, или иначе «топливно-энергетический комплекс», - од ...