Характеристика дегтевых вяжущих веществ. Классификация, маркировка, состав, свойства, применение
Дегтевые вяжущие получают в процессе деструктивной (нагревание без доступа воздуха) перегонки твердых видов топлива (каменного и бурого угля, торфа, горючих сланцев и др.); в настоящее время имеют меньшее применение, чем битумные. Деготь (каменноугольный, древесный, торфяной) темно коричневого цвета с характерным резким запахом нафталина и фенола. Состоит из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных. В сыром виде каменноугольный деготь в строительстве не применяют, так как он содержит воду и летучие фракции. Химический состав дегтей сложен. В нем находится около 200 различных органических веществ. В зависимости от исходного сырья получают: Ø каменноугольные дёгти; Ø торфяные дёгти; Ø древесные дегти. В строительстве чаще применяют дегтевые каменноугольные вяжущие: каменноугольный деготь и каменноугольный пек. Каменноугольный деготь – вязкая невзрывоопасная маслянистая жидкость черного цвета с характерным запахом, обусловленным содержанием в нем фенолов и нафталина, определяющих токсичные свойства дёгтя. Каменноугольные дегти в зависимости от значения вязкости подразделяют на шесть марок: 1. Д-1 (для обеспыливания дорог и поверхностной обработки дорожных покрытий и оснований); 2. Д-1 и Д-2 (для обработки грунтово-гравийных и щебёночных материалов при смешении на дороге в холодном состоянии); 3. Д-3 и Д-4 (для обработки грунтово-гравийных материалов в смесительных установках в холодном состоянии); 4. Д-5 и Д-6 (для поверхностной обработки дорожных покрытий, изготовления холодного дёгтебетона и щебёночных смесей в смесительных установках); 5. Д-6 (для глубокой пропитки) щебёночных дорожных покрытий; для изготовления горячего дёгтебетона. Сырой каменноугольный деготь не пригоден для производства строительных материалов из-за содержания значительного количества летучих веществ и растворимых, вымываемых водой соединений, которые понижают их погодоустойчивость. Каменноугольный пек – твердое хрупкое аморфное вещество черного цвета с характерным блеском и раковистым изломом, с плотностью 1,28 г/см3 и температурой размягчения 50-60 °С, не растворимое в воде, но растворимое в органических растворителях. Получают пек следующим образом: из сырого дегтя сначала отгоняют воду (при 100°С), все легкие (при 170°С) и часть тяжелого, шпалопропиточного масла (при 270-300°С) самого тяжелого антраценового масла (при 360°С), в результате получают отогнанный деготь – пек, который применяют в строительстве. Следует помнить, что пек – токсическое вещество; при работе с ним необходимо соблюдать правила безопасности, защищать кожу, слизистые оболочки. Пек сплавляют с антраценовым маслом или отогнанным дегтем и получают составленный деготь, который обладает высокими вяжущими и приклеивающими свойствами, малой хрупкостью и слабо размягчается под действием солнечных лучей. Он наиболее пригодный для строительных целей. Пек в зависимости от температуры размягчения, зольности и содержания влаги производят двух марок: среднетемпературный и высокотемпературный. Отличительные особенности дёгтевых материалов от битумных:·под действием влаги, кислорода воздуха, солнечной радиации сравнительно быстро стареют, становятся хрупкими и малопрочными. Старение вызвано испарением масел и вымыванием фенолов водой. Дегтевые материалы становятся хрупкими и теряют гидрофобность, эластичность, покрываются трещинами; · более биостойки, чем битумные. Стойкость к гниению объясняется высокой токсичностью содержащегося в дегтях фенола (карболовой кислоты). Применение - дегтевые материалы служат ценным сырьем для получения разных химических продуктов. Свойства дёгтей. Вязкость дегтей является характеристикой их структурно-механических свойств и зависит главным образом от температуры. При повышении температуры вязкость снижается, при понижении – резко возрастает; при отрицательных температурах дегти становятся хрупкими. Структурная вязкость для жидких дегтей определяется временем истечения пробы в секундах при постоянной температуре через отверстие стандартного вискозиметра размером 5 или 10 мм. Теплостойкость дегтей, имеющих аморфное строение, определяется на приборе «кольцо и шар» Она ниже, чем у нефтяных битумов благодаря более грубой дисперсности и повышенной плавкости. «Пассивные» сцепления с мрамором и песком и др. При размягчении прочно сцепляются с камнем, деревом, металлом и др. Атмосфероустойчивость. В результате совместного протекания процессов испарения масел и химического видоизменения компонентов дёгти стареют интенсивнее нефтяных битумов. Пластичность дёгтя низкая и обусловливается небольшим количеством в них вязко пластичных компонентов и наличием свободного углерода. При нормальной температуре дёгти – это твердые массы или густые жидкости темного, почти черного цвета; при нагревании они размягчаются (разжижаются), а при охлаждении – отвердевают. Эта особенность позволяет применять их как связующее вещество. Они практически не растворяются в воде (а многие и в кислотах) благодаря отсутствию пористости, но растворяются в органических рас-творителях (сероуглероде, хлороформе, бензоле, дихлорэтане и др.). Это позволяет их использовать при изготовлении лаков и мастик. Дёгти водостойки и морозостойки, поэтому их используют в качестве кровельных и гидроизоляционных материалов. Дегти имеют аморфное строение, поэтому у них нет определенной температуры плавления, а существуют интервалы размягчения, т.е. при нагревании они постепенно переходят из твердого состояния в вязкожидкое. Дегти обладают антисептическими свойствами, поэтому материалы на основе дегтя применяют для защиты от гниения: дегтем пропитывают шпалы, столбы и др. Каменноугольные дегти – горючие вещества; температура вспышки дегтя– 150-190°С, температура воспламенения– 180-270°С; температура самовоспламенения выше 540°С. Температурные пределы: нижний – выше 120°С, верхний – выше 150°С. Хранят дегти в закрытых хранилищах, оборудованных устройствами для обогрева паром. Применение – в строительстве дегти применяют для производства рулонных кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих материалов, изготовления различных мастик, паст, эмульсий и простейших лаков, приготовления асфальтовых бетонов и растворов; дёгтевые вяжущие применяют при строительстве дорог и изготовлении кровельных материалов. При оценке качества дегтей необходимо знать их групповой состав. В него входят: ü масла — вязкие жидкости светло-желтого цвета, состоящие из углеводородов, водорода, серы и незначительно кислорода и азота. Придают вяжущему подвижность, текучесть, увеличивают испаряемость и снижают температуру размягчения; ü смолы (твёрдые и мягкие)– вязкопластичные высокомолекулярные аморфные вещества темно-коричневого цвета, от содержания которых зависят степень пластичности, растяжимости битумов и вяжущие свойства. По химическому составу они в основном относятся к гетероциклическим ароматическим высокомолекулярным соединениям, в состав которых входят углерод, водород, кислород и сера и др. Смешивание битума с дегтем или с дегтевыми продуктами (например, антраценовым маслом) позволяет получить битумно-дегтевые материалы, отличающиеся более высокой смачивающей и адгезионной способностью, биохимической стойкостью, что весьма важно при изготовлении кровельных и гидроизоляционных материалов на картонной основе.
|
