40)Общая характеристика. Битумы и дегти наряду с синтетическими полимерами являются органическими вяжущими и представляют собой смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных.

Битумы и дегти получают из различных материалов и различными способами, однако их объединяет ряд общих свойств, обусловленных относительной близостью состава и структуры. Важнейшими компонентами как битумов, так и дегтей являются масла и смолы. Масла и раствор смол служат жидкой средой, в которой диспергированы твердые фазы: для битума в основном асфальтены, а для дегтя — свободный углерод.

Асфальт ены — высокомолекулярные соединения с молекулярной массой 900—6000, содержащие преимущественно соединения углеводородов с кислородом, серой и азотом. Модификациями асфальтенов, образующимися при более глубоком окислении, являются карбены и карбоиды.

Смолы имеют молекулярную массу от 500 до 2000, консистенция их изменяется от тягучей липкой массы до твердого аморфного состояния.

Битумы и дегти характеризуются мицеллярной структурой. Мицелла — наименьшее количество коллоидного вещества, определяющее все основные его свойства. В битумах ядрами мицелл являются асфальтены — частички коллоидных размеров (<20 мкм), а в дегте — свободный углерод. Оболочка мицелл в обоих случаях создается маслами и смолами. Агрегатное состояние битумов и дегтей зависит от соотношения в них масел и твердых компонентов, а также от температуры. При избыточном содержании масел между мицеллами отсутствует контакт и система находится в жидком состоянии. Снижение вязкости и переход в жидкость имеет место также и при нагревании, которое приводит к разрушению мицелл. При понижении температуры концентрация мицелл возрастает, они вступают в непосредственный контакт, что вызывает переход системы в вязкое или твердое состояние.

Основными качественными показателями битумов и дегтей являются вязкость, деформативность и теплоемкость. Эти свойства зависят в основном от состава. С увеличением содержания масел снижается вязкость, возрастает деформационная способность и уменьшается температура размягчения. Смолы обусловливают вяжущие свойства битумов и дегтей, придают им пластичность, увеличивают клеящую (адгезионную) способность. Асфальтены в битумах и свободный углерод в дегтях повышают температуру размягчения и твердость.

Вязкость дегтей и жидких битумов определяется вискозиметрами по времени истечения пробы через отверстие диаметром 5 или 10 мм при постоянной температуре.

Вязкость полутвердых и твердых битумов условно оценивается по пенетрации — глубине проникновения иглы определенного диаметра при температуре 25° С в десятых долях миллиметра (градусах пенетрации). С повышением температуры вязкость дегтей снижается быстрее, чем битумов, что объясняется незначительной устойчивостью дегтевых мицелл.

Способность к пластическим деформациям определяется для битумов. Для твердого дегтевого продукта (пека) она незначительна. Деформативность битумов характеризуется растяжимостью (дуктильностью) — способностью вытягиваться в нить. Чем больше растяжимость, тем будет выше и пластичность. Твердые битумные и дегтевые материалы, как и другие вещества аморфного строения, не имеют определенной точки плавления, а характеризуются температурой размягчения, определяемой на стандартном приборе «Кольцо и шар» (КиШ). Под температурой размягчения понимают температуру, при которой битум или твердый остаток после разгонки дегтя (пек), залитые в кольцо, под действием стального шарика выдавливаются на определенную глубину.

Кроме указанных, при необходимости определяются и другие свойства — температура вспышки, хрупкости, растворимость и др.

Поскольку основные свойства битумов и дегтей в конечном счете определяются групповым химическим составом, они взаимосвязаны. Так, с увеличением пенетрации (глубины проникновения иглы) возрастает растяжимость и снижается температура размягчения, а с уменьшением — наоборот.

Битумные и дегтевые вяжущие являются гидрофобными материалами, не смачиваемыми водой и нерастворимыми в воде. Значения истинной и средней плотности их колеблются в интервале 0,9—1,3 г/см3 и практически равны. Обладая высокой водостойкостью и ничтожной пористостью, они с успехом используются как основной компонент гидроизоляционных материалов, имеющих высокую водонепроницаемость.

Битумы и дегти химически инертны к водным растворам минеральных солей и кислот, что позволяет широко применять их в строительстве для антикоррозионной защиты. Агрессивное действие на эти материалы оказывают концентрированные щелочи (уже 10%-ный раствор щелочи вызывает омыление битума) и сильно концентрированные кислоты, обладающие высокой окислительной способностью.

Битумы и дегти хорошо растворяются в органических растворителях, особенно неполярного типа (дихлорэтане, бензоле, хлороформе, уайт-спирите и др.).

Битумы в отличие от дегтей в условиях влажной среды, зараженной микроорганизмами, не предохраняют пропитываемые органические материалы от загнивания. Дегти полностью биостойки, поэтому дегтевые материалы более предпочтительны в условиях скрытой гидроизоляции. Кроме того, дегти обладают более высокой адгезионной, т. е. клеящей, способностью, чем битумы, что вызвано повышенным содержанием в них поверхностно-активных веществ (фенолы, карбазол и др.).

Как битумы, так и дегти (причем последние в большей мере) склонны к старению, т. е. ухудшению качественных показателей и снижению долговечности при действии атмосферных факторов. Сущность процесса старения заключается в медленно протекающем при обычных температурах последовательном окислении компонентов. Снижение со временем в битумных и дегтевых материалах доли масел и смол приводит к падению их пластичности и увеличению хрупкости.

41)итумные и дегтевые (асфальтовые) материалы объединяют большую группу кровельных, гидроизоляционных, дорожных и других материалов, получаемых на основе битумных и дегтевых вяжущих. Их применяют в виде эмульсий, паст, мастик, растворов и бетонов, рулонных и штучных изделий, характерными особенностями которых являются высокие водо- и химическая стойкость, непроницаемость, адгезионная способность.

Значительное количество (до 55%) битумных и дегтевых вяжущих расходуется на изготовление асфальтовых бетонов и других дорожно-строительных материалов. Асфальтобетонные покрытия применяют на автомобильных дорогах любой грузоподъемности. Они обладают достаточной механической прочностью, необходимыми упругими и пластическими деформациями, хорошим сцеплением с автомобильными шинами, гигиеничностью, легко ремонтируются. Асфальтобетонные покрытия широко применяются также в аэродромном строительстве.

В энергетическом строительстве асфальтовые материалы применяют для гидроизоляции (рис. 12.1), противофильтрацион-ных покрытий, антикоррозионной защиты котлованов, труб, водохранилищ.

Битумные и дегтевые лаки и краски используют для окрасочной гидроизоляции бетонных, деревянных и металлических конструкций, горячие и холодные асфальтовые мастики и растворы — для штукатурной, а рулонные материалы для оклеечной гидроизоляции.

Более 50% покрытий гражданских и промышленных зданий выполняется с применением битумных рулонных и мастичных кровельных материалов. К эффективным и долговечным кровель-, ным материалам относятся стеклорубероид, наплавляемый рубероид, рубероид с цветной посыпкой и др.

При совместном применении с синтетическими полимерами свойства асфальтовых материалов улучшаются — повышаются прочность, долговечность, клеящая способность, теплоустойчивость. На основе битумно- и дегтеполимерных вяжущих, получен ряд новых кровельных и гидроизоляционных материалов с улучшенными свойствами: экарбит, армобитэп, фольгобитэп, эластобит и др. Одним из главных преимуществ асфальтополимерных материалов является возможность при работе с ними высокого уровня механизации производственных процессов.