16.2 Природные битумы

Природный битум образовался в верхних слоях земной коры из нефти в результате чрезвычайно медленного удаления из нее легких и средних фракции, а также под влиянием процессов полимеризации и окисления. Нефть попала в верхние слои земной коры в результате миграции.

При нагревании битум постепенно размягчается и переходит в жидкое состояние, а при охлаждении затвердевает.

Природные битумы извлекают из битумных пород водной вываркой в котлах.

16.3 Дегти и пеки

Каменноугольный деготь как побочный продукт процессов коксования и газификации каменного угля наиболее распространен, и продукты его переработки широко используют в производстве строительных материалов.

Сырой каменноугольный деготь представляет собой черную маслянистую жидкость весьма сложного состава с удельным весом 11,2 Н/см³ и выше.

Составные части дегтя кипят при различных температурах. При температуре до 170 °С отгоняется легкое масло, от 170 до 270 °С – среднее, при 270–300 °С тяжелое и при 300–360 °С антраценовое.

В состав пека входят высокомолекулярные соединения углеводородов и их производных, а также свободный углерод – тонкодисперсные частицы углерода, химически не связанные.

16.4 Битумные и дегтевые эмульсии

Битумы, дегти и пеки применяют в строительном производстве главным образом разогретыми, потому что в холодном виде они не обладают необходимой степенью подвижности и удобонаносимости. Разогретые битумные материалы можно использовать только в сухую погоду и при сухих заполнителях. Подвижность нефтяных битумов и каменноугольных пеков можно повысить не только нагреванием, но и при помощи органических разжижителей.

Растворением каменноугольного пека, например, в сольвентнафте получают так называемый кузбасский лак – жидкость темного цвета, легко наносимую на окрашиваемые поверхности.

В настоящее время в дорожном строительстве применяют жидкие нефтяные битумы, которые пригодны к использованию и в холодном виде.

Способ получения разжиженного битума или дегтя в виде эмульсий –водобитумных или вододегтевых дисперсных систем, состоящих из битума или дегтя, равномерно распределенного в воде в виде мелких частиц размером от 0,001 до 0,01 мм.

Для уменьшения поверхностного натяжения на границе между битумом и водой в эмульсию вводят эмульгатор (мыла, смолы, казеин, кислые нефтяные отходы и др.), предохраняющий их от коагуляции.

Обычно в эмульсиях содержится около 50 % воды, 45 % битума и от 0,01 до 5 % эмульгатора.

Жидкие битумные и дегтевые вяжущие этого вида променяют для холодной обработки дорожных покрытий, окраски кровель, гидроизоляционных работ и т.д.

Водные эмульсии из низкоплавких битумов получают следующим образом. В котел цилиндрической формы с лопастной мешалкой заливают нагретую до 90 °С воду и эмульгатор, затем вводят тонкой струей расплавленный и нагретый до 115–120 °С битум, лопасти мешалки делают около 120 об/мин. Процесс получения эмульсии сопровождается сильным образованием пены, вследствие чего емкость котла используется не более чем на 30 %.

Высококачественная битумная эмульсия получается при условии, что битум достаточно нагрет, температура воды на 20 °С выше температуры размягчения битума и лопасти делают необходимое число оборотов.

Для приготовления эмульсий с повышенной стойкостью, состоящих из более тонких и равномерных частиц битумных веществ, пользуются гомогенизаторами, в которых смесь расплавленного вяжущего и воды с эмульгатором поступает в 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 битума, что придает им необходимую устойчивость против коагуляции.

Эмульсии транспортируют в бочках или цистернах, хранят их в закрытых помещениях с температурой не ниже 0 °С.

При укладке горячие асфальтобетоны должны иметь температуру от 130 до 160 °С, а горячие дегтебетоны – от 80 до 110 °С.