8.3 Эмульсии и мастики

Битумные и дегтевые эмульсии представляют собой дисперсные системы, в которых вода является средой и в ней битум или деготь диспергированы в виде частиц размером около 1 мкм. Устойчивость эмульсии обеспечивается путем введения в нее эмульгаторов – поверхностно-активных веществ, уменьшающих поверхностное натяжение на поверхности раздела битум (деготь) – вода. Это предохраняет эмульсии от свертывания (коагуляции). Обычно в эмульсиях содержится около 50% воды, 45% битума или дегтя и 0,01-5% эмульгатора. Эмульгаторами служат мыла (нафтеновых, сульфонафтеновых, смоляных органических кислот), сульфитно-дрожжевая бражка. К твердым эмульгаторам относятся тонкие порошки глин, извести, цемента, каменного угля, сажи. Твердые эмульгаторы, как и водорастворимые, адсорбируются на поверхности частиц.(глобул) битума или дегтя, образуя защитный слой, препятствующий слипанию частиц, диспергированных в воде.

Основное преимущество эмульсии –возможность использования их в холодном виде. Битумы, дегти и пеки применяют главным образом в разогретом состоянии, так как в холодном виде они имеют большую вязкость и не обладают необходимой степенью подвижности и удобонаносимости. Кроме того, даже в таком состоянии использовать их можно только в сухую погоду и при сухих заполнителях.

Эмульсии приготовляют в специальных машинах диспергаторах, гомогенизаторах, установок с использованием ультразвуковых колебаний. Приготовление эмульсии включает: разогрев битума (дегтя) до 50-120 ⁰С, приготовление эмульгатора, диспергирование вяжущего в воде с добавлением водного раствора эмульгата.

Качество битумно-дегтевых эмульсий характеризуется скоростью распада и зависит от свойств эмульгатора и дисперсности вяжущего. Эмульсия, удовлетворяющая техническим требованиям, должна обладать малой вязкостью, допускающей розлив и нанесение ее на поверхности в холодном состоянии, однородностью, обеспечивающей хранение на складе и перевозку без распада. Готовую эмульсию хранят в закрытых помещениях при температуре не ниже 0 ^оС в металлической таре. На чистоту тары следует обратить внимание, т.к. некоторые случайные примеси могут вызвать быстрый распад эмульсии, транспортируют эмульсию в металлических бочках или цистернах.

При смешивании с тонкоизмельченными компонентами эмульсии не должны распадаться до полного объединения с ними, а при обработке поверхностей должны быть устойчивыми при разведении водой. После нанесения на поверхность эмульсии должны достаточно быстро полно выделять связующее в виде тонкой плотной необратимой пленки, которая не должна снова переходить в эмульсию при воздействии воды.

Битумные и дегтевые эмульсии применяют для холодной обработки дорожных покрытий, включая и покрытия в увлажненном состоянии, окраски кровель, устройства гидро- и пароизолирующего покрытия, подготовки (грунтовки) основания при гидроизоляции, приклейки штучных и рулонных материалов, а также для покрытия поверхностей с целью их гидроизоляции. К недостаткам эмульсий относится склонность к распаду при хранении.

Разновидностью битумных эмульсий являются битумные пасты – это высококонцентрированные эмульсии. Приготовляют их из битума, воды и эмульгатора, в качестве которого используют неорганические тонкодисперсные минеральные порошки, содержащие активные коллоидные частицы размером менее 0,005 мм – известковые, глиняные, трепельные. Водоустойчивые пасты получают при использовании известковых эмульгаторов. Наибольшее применение битумные пасты получили в гидроизоляционных работах, для обмазки изделий из древесины. При длительном контакте с водой может происходить реэмульгирование битума; деготь практически не реэмульсирует. Пасту можно использовать и для приготовления мастики.

Мастики – пластичные материалы, получаемые смешением нефтяного битума или дегтя (отогнанного и составленного) с минеральным наполнителем. В качестве минеральных наполнителей применяют волокнистые и пылевидные: хризотиласбест 6-го или 7-го сортов, молотый известняк, тальк, трепел, золу-унос и др. Частицы волокнистого наполнителя проходят полностью через сито №04, а пылевидного – через сито №2 при остатке на сите №009 – не более 10% по массе. Все они способствуют повышению теплостойкости мастик, снижают хрупкость при пониженных температурах и повышают их прочность. Мастики могут быть и без наполнителя в виде вяжущего вещества, раствора или сплава.

По способу применения все мастики делятся на горячие и холодные. Горячие мастики применяют с предварительным разогревом: битумные до температуры 160-180 ⁰С (в зимнее время года до 200 ⁰С), дегтевые до 130-150 ⁰С; холодные – без подогрева при температуре на месте работ не менее 5 ⁰С, при более низких температурах их подогревают до 60-70 ⁰С.

Горячие мастики по роду применения разделяют на приклеивающие, кровельно-гидроизоляционные и гидроизоляционно-асфальтовые. Приклеивающие мастики предназначены для склеивания рулонных материалов при устройстве многослойных кровельных и гидроизоляционных покрытий, кровельные и гидроизоляционные применяют в качестве приклеивающих, а также для устройства кровель и гидроизоляции без применения рулонных материалов. Мастики образуют на поверхности конструкций гидроизоляционный слой, а также заполняют трещины, щели, мелкие отверстия в сооружениях; они служат для заделки скважин и устройства противофильтрационных завес, обмазочной пароизоляции и изоляции фундаментов.

Из горячих мастик широко распространены кровельные битумные, применяемые для гидроизоляции в конструкциях, не подверженных прямым атмосферным воздействиям (таблица 8.4). Эти мастики используют для приклеивания к основанию кровельного ковра из битумных рулонных материалов, склеивания из них кровельного ковра, устройства покровного слоя кровель из беспокровных битумных рулонных материалов и устройства мастичных кровель, армированных волокнистыми стекломатериалами.

В соответствии с температурой теплоустойчивости мастику выраба­тывают пяти марок. Для изготовления мастики применяют нефтяные кро­вельные битумы и строительные битумы и их сплавы. Для мастик разных марок используют битумы с различной температурой размягчения, опреде­ленной по методу "Кольцо и шар" (КиШ).

Мастика всех марок должна быть достаточно гибкой: слой ее толщи­ной 2 мм, нанесенный на пергамин, при огибании полуокружности стержня не должен давать трещин. Для каждой марки мастики (см. табл.8.4) установлен определенный диаметр стержня - соответственно 10, 15, 20, 30 и 40 мм.

Марку приклеивающей мастики устанавливают по показателю теплостойкости. Теплостойкость мастики характеризуется предельной температурой, при которой слой мастики толщиной 2 мм, склеивающий два образца пергамина, не вытекает из шва при выдерживании образца в течение 5 ча­сов на уклоне кровли в 45°. Выбор марки производят в зависимости от мак­симальной температуры и уклона кровли.

Таблица8.4-Технические характеристики горячих кровельно-гидроизоляционных мастик

Марка мастики	Содержание наполнителя, % по массе		Температура размягчения по КиШ, оС		Температура хрупкости битумного вяжущего, оС
	пылевидного	волокнистого	битумного вяжущего	мастики
МБК-Г-55	25	-	45	55-60	Не менее 18
	-	10-12	50	-
	-	12-15	55	-
МБК-Г-65	25	-	60	68-72	-15
	-	15-20	60	-
МБК-Г-75	-	15-20	65-70	77-80	-13
МБК-Г-80	-	20-25	70-75	87-92	-12
МБК-Г-100	-	20-25	85-90	105-110	-10
Примечание. Цифры в марках (55,65 и другие) - теплоемкость мастик

Дегтевая кровельная горячая мастика предназначена для приклеивания к основанию кровельного ковра из дегтевых рулонных материалов (толь кровельный), склеивания из дегтевых материалов кровельного ковра и устройства покровного слоя кровель из беспокровных дегтевых рулонных материалов. Она представляет собой многокомпонентную однородную мас­су, состоящую из дегтевого вяжущего (сплав каменноугольных пеков с ан­траценовым маслом) и наполнителей. Помимо минеральных можно приме­нять органические наполнители - древесную муку, опилки и торфяную крошку.

Оба вида кровельных горячих мастик (битумная и дегтевая) должны быть однородными, без посторонних включений, твердыми при температуре 18±2 °С и не содержать частиц наполнителя, не покрытых связующим. Мастики должны обладать хорошими клеящими качествами и прочно склеивать рулонные кровельные материалы. При расщеплении двух склеенных мастикой образцов пергамина (для битумных мастик) или беспокровного толя (для дегтевых мастик) расслоение должно происходить по основанию (картону) материала не менее чем на половине склеенной поверхности. При нагревании до 100 °С мастики не должны вспениваться и изменять однородность состава. Битумная мастика при нагревании до 160-180 °С, а дегтевая - до 130 °С легко растекаются по ровной поверхности слоем толщиной до 2 мм.

Асфальтовая гидроизоляционная горячая мастика предназначена для гидроизоляционных работ путем устройства литой и штукатурной гидроизоляции, а также для изготовления асфальтовых материалов и изделий. Эта мастика состоит из битума и минерального наполнителя. Мастику вы­рабатывают со значительным количеством минерального наполнителя -порошкообразного 65-70 % и волокнистого 15-25 %.

Гудрокамовую горячую мастику получают из гудрокама (нефтяного гудрона), нефтяного битума и наполнителей. Гибкость этой мастики характеризуется следующим показателем: не должно появляться трещин при изгибании слоя мастики толщиной 1 мм, нанесенного на полоску беспокровного рулонного материала на стержне диаметром 30 мм при температуре -10 °С. Мастику используют как приклеивающую.

Битумно-резиновая изоляционная мастика представляет собой однородную многокомпонентную смесь сплава кровельных битумов, мелкой резиновой крошки, пластификатора и антисептика. Мастику выпускают следующих марок: МБР-65, МБР-75; МБР-90 и МБР-100. По сравнению с горячей битумной кровельной мастикой она обладает повышенными эластичностью, гибкостью и морозостойкостью. Применяют для изоляции подземных стальных трубопроводов. Эту мастику используют как в горячем, так и в холодном состоянии - с растворителем.

Холодные мастики изготавливают на разбавленном вяжущем и битумных пастах (асфальтовые мастики). В качестве разбавителя применяются жидкие органические вещества, которые разделяются на летучие и нелетучие. Летучие разбавители делятся на три группы: легкие, средние и тяжелые. К первым относятся три вида бензина – авиационный, автомобильный и экстракционный, ко вторым – бензин-растворитель, лигроин тракторный и Уайт-сприт, к третьим -керосины (тракторный и осветительный) и зеленое масло. Нелетучими растворителями являются нефтяные масла – машинное, трансформаторное, смазочное, цилиндровое, солярное, жидкие нефтяные битумы, масляный гудрон и др. Разбавителем для холодных асфальтовых мастик на пастах служит вода.

К холодным мастикам, изготовляемым на разбавленном вяжущем, относится битумные и гудрокамовые. Применяют их для приклейки рулонных материалов и устройств защитного покрытия, а также для гидроизоляции и пароизоляции. Асфальтовые холодные мастики, изготовляемые на битумных пастах, применяют для литой и штукатурной гидроизоляции, а также ( специальный сорт) для заполнения деформационных швов. Допускается их применение в качестве кровельного покрытия в южных районах страны.

Холодную битумную мастику выпускают трех марок: МБС – Х – 70, МБС – Х – 100, МБС – Х – 85. В ее состав входят компаунд битумов БНК 45/180. и БНК 90/30, растворитель (лигроин, Уайт – спирт, зеленое масло и др.) и наполнитель ( асбест 7-го сорта или пылевидный).

Холодная битумно –скипидарная мастика «Биски» - однородная смесь битума марки БН – 70/30, скипидара, портландцемента, Уайт-спирта и латекса. Время высыхания слоя мастики толщиной 1мм, нанесенного на поверхность бетона или затвердевшего раствора, при температуре около -20⁰С не превышает 24 час. Мастика сохраняет рабочую консистенцию в течение 6 месяцев хранения.

Все виды холодных мастик при температуре 182⁰С должны быть подвижными и однородными без видимых включений. Холодные мастики удобны в работе, особенно в холодное время года. Они твердеют вследствие проникновения растворителей в толщину покровного или пропиточного слоя рулонного материала и испарения легких фракций растворителя. Применение холодных мастик сокращает расход битума на 1,5 – 1,7 кг на 1 м² поверхности материала по сравнению с горячими мастиками. Эта экономия достигается в результате уменьшения толщины наносимого слоя холодных мастик, которые сохраняют пластичность и при низких температурах. Применение холодных мастик снижает стоимость работ по устройству кровель и гидроизоляции. Кроме того, отпадает необходимость очистки рулонных материалов от мелкой минеральной насыпки, так как последняя полностью поглощается мастикой и , превращаясь в наполнитель, повышает вязкость приклеивающего слоя.

Применение холодных мастик удлиняет строительный сезон и улучшает условия труда. Но имеется и недостаток : необходимость многократного прикатывания рулонного ковра для устранения вздутий на его поверхности.

Кровельные и гидроизоляционные мастики всех видов надо хранить раздельно по сортам и маркам в закрытом складском помещении. При транспортировании мастика должна быть защищена от увлажнения и воздействия солнечных лучей.

Как правило, на строительные объекты, расположенные вблизи мест массового изготовления мастики , горячую мастику, разогретую до 180 ⁰С (битумная мастика) или до 130⁰С-150⁰С (дегтевая мастика), транспортируют в автомашинах, оборудованных мешалками. Горячие мастики мелкими партиями или на далеко расположенные строительные объекты доставляют в холодном состоянии в бумажных мешках.