| Первыми органическими вяжущими,
которые начали применять в строительстве, были битумы и дёгти. Имеются
свидетельства применения битумных материалов в тысячелетии до н. э. в
Месопотамии при строительстве «висячих» садов Семирамиды, тоннеля под
Евфратом и асфальтированных мостовых. Известно применение битумных материалов
в Древнем Риме. Средневековые строители, в том числе и наши предки, применяли
смолы и дегти для защиты древесины от гниения.
Хотя битумы и дегти имеют различное происхождение и
несколько отличаются составом, оба обладают общими характерными свойствами.
При нагревании они обратимо разжижаются и в таком состоянии хорошо смачивают
другие материалы, а при охлаждении отвердевают, прочно склеивая смоченные ими
материалы: Кроме того, битумы и дегги водостойки и водонепроницаемы, и если
ими пропитать или покрыть другие материалы, то они преобретают гидрофобные
(водоотталкивающие) свойства. Битумы и дегти хорошо растворяются в
органических растворителях. Перечисленные свойства предопределили
использование битумов и дегтей для получения клеящих и гидроизоляционных
материалов, а также для получения специальных дорожных бетонов —
асфальтобетонов.
Битумы (от лат. btumen — смола) — при комнатной
температуре вязкопластичные или твердые вещества черного или
темно-коричневого цвета, представляющие собой сложную смесь высокомолекулярных
углеводородов и их неметаллических производных. В зависимости от
происхождения битумы могут быть природные и искусственные (техногенные);
источником образования или получения битумов и в том, и в другом случае
является нефть.
Природные битумы встречаются в виде асфальтовых пород,
например, песка, пористого известняка, пропитанных битумом (содержание битума
от 5 до 20 %). Такие породы встречаются в Венесуэле, Канаде, на острове
Тринидад и др. Есть месторождения практически чистых битумов, например,
битумные озера на Сахалине. Природные битумы образовались при разливе нефти в
результате испарения из нее легких фракций и частичного окисления кислородом
воздуха. Мировые запасы природного битума более 500 млрд. т.
Искусственные битумы образуются в виде остатка при
получении из нефти топлива и масел — нефтяные битумы.
Битумы — сложные коллоидно-дисперсные системы, состоящие
из нескольких групп веществ:
• твердые высокомолекулярные вещества
(асфальтены, карбены, карбоиды), придающие битуму твердость;
• смолистые вещества, придающие битуму клейкость;
• нефтяные масла, придающие битуму вязкость и
термопластичность.
В этой дисперсной системе масла являются дисперсионной
средой, а асфальтены — дисперсной фазой; смолы играют роль стабилизатора
дисперсии ( 9.1). При нагреве масла разжижаются и битум становится жидко-вязким,
а при охлаждении густеют и затвердевают и битум становится твердым и даже
хрупким.
Температуру размягчения определяют на стандартном приборе
«Кольцо и шар» ( 9.2), Температурой размягчения считается температура, при
которой шарик проваливается сквозь битум, заплавлен- ный в кольцо. (Обратите
внимание: у битума, как у сложной коллоидной системы, нет определенной
температуры плавления: он размягчается постепенно.)
Твердость (вязкость) битума определяют на приборе
пенетрометр ( 9.3) по погружению иглы в образец битума (единица шкалы прибора
0,1 мм) при температуре 25° С.
Растяжимость битума определяют по абсолютному удлинению (в
см) стандартного образца битума, растягиваемого в воде при 25° С со скоростью
5 см/мин ( 9.4).
Транспортируют битумы в фанерных барабанах или бумажных
мешках. Хранят в закрытых складах или под навесом таким образом, ; чтобы на
битум не попадали прямые солнечные лучи. Битум — горючее ; вещество, поэтому
при работе с ним, особенно при разогреве битума, следует соблюдать требования
пожарной безопасности.
Деготь — продукт сухой (без доступа воздуха) перегонки
твердых видов топлива (древесины, угля, горючих сланцев, торфа и т. п.),
представляющих собой вязкую темно-бурую жидкость с характерным «дегтярным»
запахом.
Деготь, вероятно, один из старейших химических продуктов,
получаемых человеком. С древнейших времен на Руси было развито «дегтекурение»
— получение дегтя из бересты (тонкой березовой коры). Бересту нагревали без
доступа воздуха до 200...300° С. При этом образовывалась темная вязкая
жидкость с сильным запахом. Позже стали ' вырабатывать деготь из древесины
березы и других лиственных пород.
Деготь использовался для пропитки деревянных сооружений,
лодок, рыбацких сетей, смазки сапог и т. п. Такая обработка защищала от
гниения, благодаря антисептирующему и гидрофобизирующему действию дегтя.
Антисептирующие свойства дегтя используются и в медицине (мазь Вишневского,
дегтярное мыло и т. п.). Копчение продуктов (рыбы, мяса) также основано на
обработке их продуктами сухой перегонки древесины.
В больших масштабах деготь стал производиться с конца XX
в., когда стала развиваться металлургия. Деготь является побочным продуктом
при коксовании углей (высокотемпературной — до 1000° С обработки каменных
углей с целью получения кокса).
Дегти, как и битумы,— сложная дисперсная система,
состоящая из большого числа (несколько тысяч) различных углеводородов (жидких
и твердых) и их неметаллических производных. Но в отличие от битума, где
преобладают парафиновые углеводороды, в дегте много ароматических
углеводородов и их производных (бензола, толуола, нафталина, фенола и др.).
Именно они придают дегтю антисептические свойства.
Сырой деготь практически не применяется. Его разгоняют,
получая растворители, различные масла (антраценовое, креозотовое и др.) и
твердообразное вещество — пек.
Пек (от голл. рек — смола) — аморфный хрупкий при обычных
температурах остаток от перегонки сырого деггя при температуре более 360° С.
Он состоит из смолистых веществ, «свободного углерода», антрацена, масел и
других слаболетучих соединений. Пеки применяют для получения составного
дегтя, сплавлением его с маслами, и пекового лака, растворением его в
ароматических растворителях. Составные дегти используют для гидроизоляции и
антисептирующих покрытий древесины.
Дегти менее атмосферостойки, чем битумы. Под действием
солнечного излучения и кислорода они окисляются, превращаясь в твердые
хрупкие продукты; это объясняется наличием в дегте, в отличие от битума,
активных реакционноспособных соединений. Дегги и продукты на их основе —
канцерогены, поэтому их использование в местах, где возможен их длительный
контакт с человеком, запрещено.
При работе с деггями и пеком следует помнить, что они и их
пары могут вызвать воспаление или аллергические реакции при контакте с кожей
и в особенности — слизистыми оболочками.
Общий недостаток битумов и дегтей — узкий интервал
температур, при которых материалы на их основе обладают прочностью и
эластичностью. При понижении температуры до 0...—10° С они становятся
хрупкими, а при повышении до 40...60° С начинают течь. Для расширения
интервала эксплуатационных температур битумы и дегти модифицируют, добавляя
термопластичные полимеры и каучуки.
|