Органические вяжущие вещества

Глава V

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. СТЕКЛО

§ 12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

с. 41 Органическими вяжущими называются сложные смеси органических соединений, главным образом углеводородов и их производных, способных полностью или частично растворяться в сероуглероде, хлороформе, бензоле и некоторых других органических растворителях. В состав органических вяжущих входят битумы и дегти, которые по цвету называются также черными вяжущими.

Битумы в природе встречаются в свободном состоянии в виде густых жидкостей (нефтяные битумы) или твердого вещества, связанного с песчаниками, доломитами, известняками, которые они пропитывают (битумные песчаники, битумные известняки, битумные доломиты). Из горных пород чистый природный битум извлекается или используется в размолотом виде как асфальтовый холодный порошок.

Нефтяные битумы получаются в результате обработки нефтепродуктов, при перегонке мазута, при крекинг-процессе нефти, мазута, гудрона.

Дегти — жидкие продукты разложения (сухой перегонки) топлива (каменного или бурого угля, древесины, торфа и т. п.) при высокой температуре без доступа воздуха. При разгонке дегтей получаются дегтевые масла (отгоны) и твердый остаток — пек.

Органические вяжущие являются наиболее ценными для строительства и производства строительных материалов потому, что они обладают такими свойствами, как водонепроницаемость, кислотостойкость, щелочестойкость, стойкость в среде агрессивных жидкостей и газов, хорошей сцепляемостью (прилипанием) с деревом, камнями, металлами; кроме того, они пластичны при с. 42 положительных температурах, плавятся при средних температурах и при остывании быстро становятся вязкими.

Органические вяжущие находят применение при изготовлении асфальтовых и дегтевых растворов и бетонов, которые используются на покрытие дорог, тротуаров, полов и гидроизоляцию; битумных и дегтевых кровельных и гидроизоляционных материалов, клеящих и красочных составов, для приклеивания рулонных кровельных и гидроизоляционных покрытий и покрытий против коррозии металлических изделий.

Нефтяные битумы по способу производства разделяются на остаточные, окисленные и крекинговые.

Остаточные битумы представляют черные твердые вещества и получаются в атмосферно-вакуумных трубчатых печах непрерывного действия из нефти после отгона из нее бензина, керосина и части масел.

Окисленные битумы получаются после продувки воздухом нефтяных остатков, которые под действием кислорода окисляются и уплотняются.

Крекинговые битумы представляют остатки, полученные при крекинге нефти и нефтяных масел.

Транспортируется битум в специальных цистернах, обогреваемых паром, а твердый битум — в вагонах навалом или в бумажной таре.

Нефтяные битумы различаются по маркам; в основу деления битума на марки принята глубина проникания (пенетрация) в битум иглы прибора — пенетрометра под давлением груза в 100 г за 5 секунд при температуре 25°. Всего принято шесть марок от 0 до 5. Игла должна погрузиться в битум БН-0 не менее чем на 200 мм, а в битум БН-5 от 5 до 20 мм.

Природный битум встречается сравнительно редко. Из битумных пород он извлекается водной вываркой в котлах или растворением в органических растворителях.

Битумные породы в шаровых мельницах размалываются также в асфальтовый порошок, который применяется для получения асфальтовой мастики. Природные битумы по качеству лучше нефтяных, но они значительно дороже их, поэтому и реже применяются.

Дегти и пеки получаются в процессе газификации и коксования каменного угля.

Сырой деготь для получения строительных материалов не применяется, так как он не стоек. Из сырого дегтя отгоняются вода и масла, после чего получается твердое вещество черного цвета, называемое пеком.

Производное каменноугольного дегтя — антраценовое масло представляет собой жидкую зеленовато-желтую массу с характерным острым запахом. Применяется в строительном деле в качестве масляных антисептиков.

с. 43 Каменноугольный деготь, антраценовое масло и пек применяются для получения дегтебетонов, кровельных материалов (толь и толь-кожа) и дегтевых мастик.

Каменноугольный пек выпускается трех марок. В зависимости от соотношения пека, дегтя и антраценового масла в смеси можно получать составы различной вязкости и различной температуры размягчения.

Чем они ценны

Степень расширения битумов под воздействием высоких температур по сравнению с минеральными материалами больше в 20-30 раз. Ценные качества их — водостойкость, устойчивость к солям, щелочам, агрессивным кислотам и стокам. В качестве примера может служить соль, которой посыпают снег зимой на улицах для таяния.

Понижается стойкость битумов органическими растворителями, маслами и жирами, от света, тепла и воздушного кислорода, которые окисляют их составляющие части. При нагревании мягкие частицы испаряются, и поверхность битумов твердеет.

Достоинствами их является низкая воспламеняемость, то есть данный материал не относится к огнеопасным. Нефтяные битумы не являются вредными для здоровья веществами и не классифицированы как таковые. В качестве других их свойств можно говорить о термовязкости, высокой теплоизоляции, хорошем смачивании.

Твердость битумов устанавливают глубиной проникновения погружаемой в них иглы (измеряется она в сотых миллиметра) при нормированной нагрузке за определённое время в условиях конкретной температуры. Переход между твердым и жидким состоянием у них носит скользящий характер и определяется точкой размягчения при низких температурах. Помимо того, они характеризуются, так называемой точкой разрушения — это термин, обозначающий температуру, при которой изгибаемый слой битума трескается либо разрушается.

Классификация вяжущих

Современные вяжущие вещества в зависимости от состава делят на: • неорганические (известь, цемент, гипсовые вяжущие и др.), которые для перевода в рабочее состояние затворяют водой (реже водными растворами солей); • органические (битумы, дегти, синтетические полимеры и олигомеры), которые переводят в рабочее состояние нагревом, с помощью органических растворителей нагрева или сами они представляют собой вязкопластичные жидкости. В строительстве в основном используют неорганические (минеральные) вяжущие вещества. Подавляющее число неорганических вяжущих способно твердеть самопроизвольно, без создания каких–либо условий. Однако существуют и вяжущие автоклавного твердения, способные твердеть только в среде насыщенного водяного пара при температуре 150…200°С И при повышенном давлении (в автоклаве). К ним относятся известково–кремнеземистые, известково–зольные, известково–шлаковые вяжущие.Главным качественным показателем вяжущих является отношение затвердевших вяжущих к воздействию воды. По этому признаку их делят на воздушные и гидравлические.Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. По химическому составу можно выделить четыре группы воздушных вяжущих: 1 – известковые, состоящие в основном из гидрооксида кальция Са(ОН)₂; 2 – гипсовые, состоящие из сульфата кальция (CaSО₄∙0,5Н₂О или CaSО₄); 3 – магнезиальные, главным компонентом которых служит оксид магния MgO; 4 – жидкое стекло – раствор силиката натрия или калия. Последнее из–за способности сохранять прочность в кислых средах называют кислотоупорным вяжущим.Гидравлические вяжущие способны твердеть и длительное время сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде. Причем, находясь в воде, они могут повышать свою прочность. По химическому составу гидравлические вяжущие представляют собой сложные системы, состоящие в основном из соединений четырех оксидов: СаО – SiО₂ – А1₂О₃ – Fe₂О₃. Эти соединения образуют основные типы гидравлических вяжущих 1 – гидравлическая известь и романцемент; 2 – силикатные цементы, состоящие преимущественно (>75 %) из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности; это главные вяжущие в современном строительстве; 3 – алюминатные цементы, состоящие в основном из алюминатов кальция; это – глиноземистый цемент и его разновидности; Главнейшие показатели качества вяжущих, как воздушных, так и гидравлических, – прочность и скорость твердения.Прочность вяжущих изменяется во времени, поэтому ее оценивают по прочности (обычно на сжатие и изгиб) стандартных образцов, твердевших определенное время в условиях, установленных стандартом. По этим показателям устанавливают марку вяжущего. Например, марка гипсовых вяжущих определяется по прочности образцов из гипсового теста спустя 2 ч после их изготовления, а портландцемента – по прочности образцов из цементно–песчаного раствора – через 28 суток твердения во влажных условиях при температуре (20±2 )°С.Скорость твердения – другая не менее важная характеристика вяжущих. Очень высокой скоростью твердения обладают гипсовые вяжущие: они полностью затвердевают за несколько часов: очень медленно твердеет воздушная известь: процесс ее твердения длится сотни лет. В процессе твердения различают две стадии: схватывание и набор прочности (собственно твердение). Такое членение процесса имеет весьма условный характер, но оно удобно для практических целей.Схватывание – потеря тестом вяжущего пластично–вязких свойств. Момент, когда появляются первые признаки загустевания теста, называют началом схватывания. Момент, когда тесто превращается в твердое тело, окончательно теряя пластичность, но не приобретая еще практически значимой прочности, называют концом схватывания. Сроки схватывания гипса 4–30 мин, портландцемента – несколько часов. Схватывание – явление, характерное для вяжущих, твердеющих по физико–химическому механизму (гипс, цементы). У простейших вяжущих (глина, известь), твердеющих в результате испарения воды, этап схватывания отсутствует. Сроки схватывания необходимо знать, так как все работы со смесями на основе вяжущих должны заканчиваться до начала их схватывания, пока они не потеряли пластичности. Повторное перемешивание после схватывания, особенно с добавлением воды, может привести к существенному снижению прочности материала на этом вяжущем.

Какой бывает известь

Другой очень известный и имеющий обширную сферу применения вяжущий материал называется воздушной строительной известью и бывают получен из горных пород а именно мела, доломитов, известняков, ракушечника. Основной окисел в ней может быть разным, в зависимости от этого воздушную известь принято делить на доломитовую, магнезиальную, кальциевую. Все три разновидности получают, обжигая в печи известняки соответствующего происхождения.

Может быть воздушная известь либо негашеной, либо гашеной (или гидратной). Последняя образуется в процессе гашения одной из трёх вышеперечисленных.

Если взглянуть на существующие известковые фракции, то можно отнести ее к комковой либо порошкообразной. Негашеная известь представляет собой достаточно крупные пористые комки. В процессе гашения водой из неё образуется известковое тесто. Чтобы «добыть» из комковой извести порошкообразную, следует произвести процесс гидратации (гашения), либо смолоть комки. Применяться она может как с добавками, так и без таковых. Добавками же служат шлаки, активные минералы и песок кварцевого происхождения.

О скорости твердения

Испытание качества (как и производство) вяжущих веществ ведется с соблюдением многочисленных стандартов. Для каждой из существующих групп разработаны ограничения, определяющие нормативное время начала и окончания схватывания, считая от момента водного затворения.

Другой цемент — глиноземистый — относится к быстротвердеющим гидравлическим вяжущим. На вид это мелкий порошок коричневого, серого, зеленоватого либо черного цвета (в зависимости от метода обработки и исходных составляющих). По тонкости помола он слегка превышает портландцемент и требует несколько большего объёма воды.

Смешанные виды вяжущих веществ — те, что могут твердеть и в воздушной, и водной среде и применяются при производстве лишь неармированных бетонов или строительных растворов.

Минеральные вяжущие

Неорганическими (минеральными) вяжущими веществами называют порошкообразные тонко измельченные вещества, которые при смешивании с водой (иногда с растворами солей) образуют пластическое тесто, которое в дальнейшем затвердевает и соединяет в монолит разрозненные сыпучие материалы.

Все минеральные вяжущие получаются по следующей технологии:
1. Добыча исходного сырья;
2. Подготовка исходных материалов (магнитная сепарация, дробление, промывка);
3. Обжиг сырьевых компонентов, который осуществляется при различных температурах;
4. Помол полученного вяжущего вещества;

Все минеральные вяжущие подразделяют на 4 группы:

1. Воздушные вяжущие вещества.
Это вяжущие, которые после смешивания с водой затвердевают и длительно сохраняют свои свойства только на воздухе. Связано это с тем, что образующиеся новые гидратные соединения хорошо растворимы в воде.
Воздушные вяжущие вещества необходимо использовать только в воздушных сухих условиях.
Примеры: гипс, воздушная известь, магнезиальные вяжущие и др.

2. Гидравлические вяжущие вещества.
Это вяжущие вещества, которые твердеют и длительно сохраняют свои свойства в воде. Они могут длительно эксплуатироваться в водной среде, потому что образуют гидратные соединения, которые устойчивы к водной среде.
Примеры: романцемент, портландцемент и др.

3. Кислотостойкие вяжущие вещества.
Это вяжущие вещества, которые могут длительно эксплуатироваться при воздействии кислот.
Пример: кислотоупорные, кремнефтористые, кварцевые цементы и др.

4. Автоклавные вяжущие вещества.
Это вяжущие вещества, которые затвердевают только при обработке в автоклавах, то есть при температуре 170—300 °С и давлении от 8 до 16 атмосфер.
Пример: все вяжущие полученные на основе извести и любого кремнеземистого или глиноземистого компонента.

Минеральные вяжущие материалы

Ми­не­раль­ные вя­жу­щие ма­те­риа­лы – по­рош­ко­об­раз­ные ма­те­риа­лы, об­ла­даю­щие спо­соб­но­стью при за­тво­ре­нии (сме­ши­ва­нии с во­дой или вод­ны­ми рас­тво­ра­ми со­лей) об­ра­зо­вы­вать пла­стич­ное тес­то, пе­ре­хо­дя­щее в кам­не­вид­ное со­стоя­ние. Важ­ны­ми ха­рак­те­ри­сти­ка­ми для них яв­ля­ют­ся тон­кость по­мо­ла и мар­ка (класс) по проч­но­сти, оп­ре­де­ляе­мая ис­пы­та­ни­ем стан­дарт­ных об­раз­цов из В. м. по­сле окон­ча­ния при­ня­то­го сро­ка твер­де­ния. В за­ви­си­мо­сти от ус­ло­вий твер­де­ния и спо­соб­но­сти со­хра­нять проч­ность в раз­ных сре­дах раз­ли­ча­ют В. м. воз­душ­ные, гид­рав­ли­че­ские и ки­сло­то­стой­кие.

Воз­душ­ные В. м. по­сле на­чаль­ной ста­дии твер­де­ния (схва­ты­ва­ния) спо­соб­ны твер­деть и дли­тель­но со­хра­нять проч­ность толь­ко на воз­ду­хе; их при­ме­ня­ют для кон­ст­рук­ций, не под­вер­гаю­щих­ся дей­ст­вию во­ды и не не­су­щих боль­ших на­гру­зок. К воз­душ­ным В. м. от­но­сят­ся воз­душ­ная из­весть, маг­не­зи­аль­ные и гип­со­вые вя­жу­щие ма­те­риа­лы. 

Гид­рав­ли­че­ские В. м. по­сле схва­ты­ва­ния на воз­ду­хе про­дол­жа­ют твер­деть толь­ко при на­ли­чии в ма­те­риа­ле вла­ги; проч­ность они со­хра­ня­ют и в су­хих ус­ло­ви­ях, и в во­де. Это уни­вер­саль­ный тип В. м., ко­то­рый мож­но при­ме­нять в кон­ст­рук­ци­ях над­зем­ных, под­зем­ных и гид­ро­тех­нич. со­ору­же­ний. Пер­вые гид­рав­ли­че­ские В. м. – гид­рав­лич. из­весть и ро­ман­це­мент. В даль­ней­шем на­шли при­ме­не­ние разл. ви­ды це­мен­та: порт­ланд­це­мент и его раз­но­вид­но­сти, пуц­цо­ла­но­вый це­мент и шла­ко­порт­ланд­це­мент, гли­но­зё­ми­стый це­мент и рас­ши­ряю­щие­ся це­мен­ты и др. К гид­рав­лич. от­но­сят так­же ав­то­клав­ные вя­жу­щие ма­те­риа­лы. 

Ки­сло­то­стой­кие В. м. по­сле за­твер­де­ва­ния на воз­ду­хе мо­гут дли­тель­но со­хра­нять проч­ность при воз­дей­ст­вии ки­слот. Они со­сто­ят из ки­сло­то­стой­ко­го ми­нер. по­рош­ка (кварц, диа­баз и т. п.) и ус­ко­ри­те­ля твер­де­ния (крем­неф­то­рид на­трия), за­тво­ряе­мых жид­ким стек­лом (рас­тво­ром си­ли­ка­та на­трия). 

Виды старения

Принято различать физиологическое и преждевременное старение.

Термин «физиологическое старение» обозначает естественное начало и постепенное развитие старческих изменений, характерных для данного вида и ограничивающих способность организма к адаптации к окружающей среде.

Под преждевременным старением понимают любое частичное или общее ускорение темпа старения, приводящее к тому, что человек «опережает» средний уровень старения своей возрастной группы. При преждевременном старении возрастные изменения наступают раньше, чем у здоровых людей соответствующего возраста. Иначе говоря, при преждевременном старении биологический возраст человека опережает его календарный (паспортный) возраст.

При физиологическом старении отмечается высокий уровень адаптационных возможностей, устойчивость к болезням и относительно медленный темп процессов старения. При преждевременном старении обменные, функциональные и структурные нарушения выражены более интенсивно, чем при физиологическом, в большей степени ослабляются приспособительные и защитные механизмы, возрастает предрасположенность к различным заболеваниям. В организме происходит ряд патологических процессов (гипоксия, дистрофия, воспаление, аллергия и др.), характерно сочетание многих болезней, а также их затяжное и скрытое течение. Это дает основание считать преждевременное старение патологическим. Оно названо прогерией.

Возрастные изменения организма человека необходимо оценивать с учетом не только календарного (паспортного), но и биологического возраста.

Календарный возраст — это количество прожитых лет, биологический возраст — мера изменений во времени функционального состояния различных систем организма. Принято считать, что если биологический возраст опережает календарный, т. е. человек выглядит старше своих лет, то старение протекает по преждевременному (ускоренному) типу, и, наоборот, если календарный возраст опережает биологический, то темп старения организма замедлен.

Диагностика старения

К диагностическим критериям преждевременного ускоренного старения относят:

1. Субъективные проявления ускоренного старения.

Такие проявления неспецифичны и могут наблюдаться при многих заболеваниях. Они являются признаками ускоренного старения, если с помощью клинических и лабораторных методов обследования не были диагностированы заболевания. Проявлениями ускоренного старения могут являться быстрая утомляемость, общая слабость, снижение трудоспособности, потеря бодрости и жизненного тонуса, плохое настроение, ухудшение памяти, нарушение сна, эмоциональная лабильность.

2. Объективные признаки ускоренного старения.

Эти признаки могут быть выявлены объективными методами обследования. К ним относят снижение эластичности кожи, появление морщин в молодом возрасте, раннее поседение и потеря зубов, появление бородавок и гиперпигментации кожи, снижение слуха и остроты зрения, изменения позвоночника, проявляющееся изменением осанки.

3. Биологический возраст организма.

Это специальный расчетный показатель, позволяющий проводить оценку изменений органов и систем стареющего организма, состояния его здоровья и темпов ускоренного старения.

На основе определения биологического возраста можно объективно оценивать эффективность способов увеличения продолжительности жизни, определять особенности процессов старения и его механизмы. В качестве перспективного направления можно рассматривать возможность применения методик определения биологического возраста для индивидуализации вопросов социального обслуживания, занятий трудовой деятельностью.

Существует целый ряд методик определения биологического возраста, в основу которых наиболее часто положено определение таких показателей, как АД, скорость пульсовой волны, ЧСС, ЭКГ, частота дыхания, максимальная продолжительность задержки дыхания, минеральная плотность костей, результаты тестирования памяти и внимания и др.

Органические вяжущие вещества – свойства

Органические вяжущие вещества, в виде твёрдых тел или вязких жидкостей обладают определёнными схожими общими свойствами, самым важным из которых является способность связывать минеральные вещества (песок, гравий, щебень, шлак, пластик и др.) и хорошо сцепляться с деревом и различными видами металлов.

К важным качествам можно отнести лёгкость (удельный вес от 0,8 до 1,3) и повышенную водонепроницаемость.

Такие материалы, как правило, обладают хорошей термопластичностью (под действием температуры размягчаются, а при остывании твердеют). Они способны растворяться под воздействием органических растворителей, химически стойки.

Их широко используют в строительстве при изготовлении различных кровельных и гидроизоляционных материалов, для устройства дорог, тротуаров, полов, для защиты металла и бетона от коррозии, антисептирования древесины, для пропитки и покрытия различных рулонных материалов.

Употребляют их, чаще всего:

• с растворителями (нефть, бензин, керосин, бензол),
• наполнителями (различные минеральные порошки, древесная мука)
• заполнителями (пески, щебень, гравий, шлак, стекловолокно и др.).

Битумы

Битумы выпускают шести марок: 0, I, II, III, IV, V. Температура размягчения битума возрастает при повышении марки. Так, битум марки I (первой) размягчается при 25°, II (второй)— при около 40°, III (третьей) — при более 45°, IV (четвёртой) — при 70°, V (пятой)— при превышении 90°порога.

Для строительства применяют битумы III, IV, V категории, для производства дорожных работ — битумы 0, I, II, III категорий. Камнеугольный дёготь применяют в строительстве после отгонки из него воды и лёгких масел.

При этом получается пек, пригодный для пропитки кровельного картона, для приготовления клеящих составов, каменноугольного лака и др.

На органических вяжущих, также как и на неорганических, готовят растворы и бетоны.

Их полезные качества

Основные требования, существующие для органической группы вяжущих, заключаются в обладании достаточной степенью вязкости в момент взаимодействия с твердой поверхностью, что позволяло бы проявиться высоким смачивающим и обволакивающим свойствам с образованием водостойкой пленки. Другое требование — способность сохранять данные качества на протяжении большого промежутка времени.

Эти вяжущие вещества применение свое нашли при прокладке дорог и городских улиц, ими покрывают аэродромы и автомобильные трассы, устраивают тротуары и полы в подвалах и зданиях промышленного назначения.

Рассмотрим теперь основные виды строительных материалов, принадлежащие к двум перечисленным группам. Напомним еще раз — неорганическая группа в основном подразделяется на те, что отвердевают на воздухе и те, что способны делать это в водной среде.

Воздушные вяжущие

К воздушным вяжущим относятся:

• известь,
• гипс,
• растворимое стекло и
• кислотостойкий цемент.

Известь — простейшее и наиболее древнее вяжущее — получают путем обжига известняков. В результате обжига получают безводную окись кальция — СаО — негашеную известь, которую для получения строительного вяжущего гасят водой. При этом выделяется большое количество тепла, обусловливающее повышение температуры до 300°.

Твердение извести протекает с присоединением углекислого газа из воздуха, что и определяет ее свойство твердеть только на воздухе. Малое содержание углекислот газа в воздухе об\ словливает очень медленное твердение извести, которое в очень толстых стенах продолжается годами, в связи с чем прочность строительной извести не регламентирована.

Гипсовые вяжущие материалы получают путем обжига природного гипсового камня (двуводный гипс). В результате обжига двуводный гипс теряет 75% воды и превращается в так называемый полуводный гипс, который в измельченном виде при смешивании с водой быстро схватывается, а затем твердеет на воздухе. Схватывание гипса протекает настолько быстро, что СНиПом ограничивается срок не только окончания, но и начала схватывания (4 мин от начала затворения).

Этим свойством гипса, как известно, широко пользуются в медицине при лечении переломов.

Прочность строительного гипса на сжатие 35-45 кг/см2.

Однако гипс обладает недостаточной водостойкостью, выражающейся в понижении прочности при увлажнении, и поэтому его используют только для внутренних работ (для перегородок, штукатурки) в сухих помещениях, а также в качестве добавки к другим вяжущим для ускорения схватывания.

Растворимое, или «жидкое», стекло представляет собой специально изготовляемый на стекольных заводах силикатный материал, имеющий вид стеклообразных глыб, которые могут быть растворены паром (в автоклавах) или горячен водой до необходимой консистенции. Растворенное стекло представляет собой минеральный клей, твердеющий на воздухе.

Жидкое стекло используют для изготовления огнезащитных красок, кислотостойких замазок и пленок, а также для укрепления слабых песчаных грунтов.

Кислотостойкий кварцевый кремнефтористый цемент (КЦ) представляет собой порошкообразную смесь молотого кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Смесь, затворенная на жидком стекле, после твердения на воздухе превращается в прочное камневидное тело, способное противостоять действию большинства кислот.

Кислотостойкий цемент применяется при защите строительных конструкций от кислотной коррозии, для устройства коррозионно-стойких иолов и т. д.

Группы битумных и дегтевых вяжущих веществ

Битумные вяжущие вещества представляют собой сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных (соединений углеводородов с серой, кислородом, азотом).

Нефтяные битумы делятся на природные и искусственные. Первые получаются из асфальтовых горныхпород двумя способами: методом экстрагирования органическими растворителями или вывариванием в горячей воде. Искусственные битумы получаются при переработке нефти. Они различаются по способу получения на остаточные и окисленные. В состав всех битумов входят десятки различных углеводородов и их производных. Эти соединения обычно сводятся в четыре группы: масла, смолы, асфальтены, карбены (и карбоиды).

Масла — жидкие при обыкновенной температуре, служат дисперсионной средой для твефдых соединений битума. Чем больше концентрация масел в битуме, тем меньше его вязкость.

Смолы — аморфные вещества, твердые при обыкновенной температуре и вязкие — при высокой. Смолы наделяют битум вяжущими свойствами и пластичностью.

Асфальтены — твердые кристаллические вещества, придающие битуму твердость и теплостойкость.

Карбены (или карбонды) — твердые вещества, содержащие свободный углерод. Придают битуму твердость, но значительно ухудшают его вяжущие свойства.

Дегтевые вяжущие вещества — это продукты сухой перегонки каменного или бурого угля, дерева и торфа, состоящие в основном из углеводородов. Дегти — это вязко-жидкие продукты, а пеки — твердые.

Дегти и битумы при нормальной температуре встречаются в твердом или в вязко-жидком состоянии. При повышении температуры они расплавляются и размягчаются; охлаждаясь, дегти и битумы возвращаются в первоначальное состояние. Приводить в вязко-жидкое (рабочее) состояние дегти и битумы также можно с помощью растворения их в органических жидкостях.

Битумы и дегти, обладая аморфным строением, не имеют определенной температуры плавления, вместо которой существует температурный интервал размягчения. Они водонепроницаемы и морозостойки, что позволяет широко использовать их для устройства кровель и гидроизоляции. Битумы и дегти устойчивы к большинству водных растворов кислот, щелочей, солей, ко многим агрессивным газам. В органических растворителях (хлороформе, спирте, бензине, бензоле и др.) битумы и дегти полностью или частично растворяются. Это свойство позволяет применять их для изготовления некоторых мастик, лаков и красок.

Битумные и дегтевые вяжущие вещества применяются для создания эмульсий с помощью специальных добавок-эмульгаторов. В качестве эмульгаторов выступают поверхностно-активные вещества.

Какие ещё вещества относятся к органическим вяжущим: животные клеи

Какие ещё вещества относятся к органическим вяжущим и как их используют? К таким веществам относится костный клей – он получается из обезжиренных и отполированных костей животных, так как они состоят главным образом из глютина и продуктов его распада. Изготавливаются плиточный, дробленый, гранулированный, чешуйчатый клей и галерта.

Мездровый клей получается следующим способом: мездра и другие отходы кожевенного производства развариваются в воде, затем полученный раствор сгущается и высушивается. Клей выпускается в плитках, дробленый и чешуйчатый.

Животный клей не должен быть загрязнен посторонними веществами и микроорганизмами. С добавлением извести он используется для замедления твердения гипса в растворах.

Для получения замедлителя 1 часть твердого клея с 5 частями воды замачиваются в течение 12-15 ч, после чего добавляется 1 часть известкового теста по массе. Затем полученная смесь кипятится в течение 4-6 ч при постоянном перемешивании. Добавление воды в смесь регулируется так, чтобы содержание твердого клея в жидком замедлителе составляло примерно 10% по массе.

Битумы и сфера их применения

Что же касается самых популярных органических вяжущих, то семейство их включает в себя множество битумов и дегтей, имеющих цвета от черного до тёмно-коричневого. Традиционная сфера, в которой используются такие вяжущие вещества, — работы по гидроизоляции. Этот строительный материал водостоек, водонепроницаем, устойчив к атмосферным влияниям и весьма эластичен. Размягчить и перевести в жидкое состояние данную группу вяжущих можно нагреванием. При понижении температуры вязкость их возрастает и может быть полностью утрачена.

Данная группа, прежде всего, состоит из битумов природного происхождения, а также полученных при нефтяной переработке. Химический состав их — соединения молекул кислорода, водорода, серы и азота. В строительстве востребованы нефтяные битумы (жидкие, твердые и полутвердые).

По своему назначению их также можно причислить к одной из трех групп — кровельным, строительным либо дорожным. Из кровельных готовят пропиточный состав, производят рубероид и множество самых разных мастик.

Промышленные битумы твёрдых и упруго-твердых сортов производят высоковакуумным методом с дополнительными ступенями переработки, на которых масло кипит при высоких температурах. Особенно устойчивыми к перепаду тепла и холода считаются оксидированные. Существуют также смеси битумов полимерами, влияющими на степень их вязкости. Характерной особенностью всех видов служит способность к изменению консистенции в зависимости от температуры, причём разные фазы могут чередоваться неоднократно. На ней же основаны клеящие свойства семейства битумных вяжущих.

Переходим к «водным» материалам

Теперь давайте рассмотрим другую группу — гидравлические вяжущие вещества. Им свойственно твердеть, а также надолго сохранять прочностные характеристики в среде не только воздушной, но и водной. Химический состав их достаточно сложен и представляет собой соединение различных окислов.

Всю эту большую группу, в свою очередь, можно разделить на цементы силикатного происхождения, в составе которых около 75% силикатов кальция (главным образом речь идет о портландцементе с его разновидностями, данная группа составляет основу ассортимента современных строительных материалов) и другую подгруппу — алюминатных цементов на основе алюмината кальция (самые известные представители — все разновидности глиноземистого цемента). К третьей группе причисляют романцемент и гидравлическую известь.

Какие вяжущие вещества относят к кислотостойким? Это — кислотоупорный кварцевый цемент, существующий в виде тонкомолотой смеси кварцевого песка с кремнием. Затворяется такая смесь водным раствором силиката натрия либо калия.

Характерной особенностью группы кислотостойких вяжущих является их способность, пройдя начальный этап твердения на воздухе, достаточно долго противодействовать агрессивному влиянию различных кислот.

Назначение и классификация органических вяжущих веществ

В дорожном строительстве, а также для кровельных и гидроизоляционных работ и органические вяжущие вещества (битумные и дегтевые).
Органические вяжущие вещества разделяются на две основные группы: битумные и дегтевые. Битумные материалы бывают природные и полученные при переработке нефти (нефтяные) или горючих сланцев (сланцевые). Дегтевые вяжущие вещества получают из отходов при перегонке каменного и бурого углей, торфа и древесины.

Это органические вяжущие вещества обычно черного или — мнобурого цвета, поэтому их называют «черными вяжущими.
При нормальной температуре (20°) они представляют собой твердые тела или вязкие жидкости (например, жидкий дорожный битум, дегти). Все эти материалы отличаются гидрофобностью и вяжущей способностью; они полностью или почти целиком растворяются в сероуглероде и других органических растворителях (хлороформ, четыреххлористый углерод, треххлористый этилен, бензол).

К битумным материалам относятся:

Природные продукты:

Природные битумы твердые вещества или вязкие жидкости, состоящие из смеси углеводородов и их неметаллических производных. Они встречаются в природе в чистом виде редко, чаще они пропитывают осадочные горные породы (асфальтовые породы).

Асфальтовые породы различные горные породы, например, известняки, доломиты, песчаники, пески и глины, пропитанные битумом; из них извлекают битум или же применяют их в молотом виде (асфальтовый порошок).

Асфальтиты породы, состоящие из твердого природного битума и и другого органического вещества, не растворимого в сероуглероде; асфальтиты растворяются при нагревании в тяжелых минеральных маслах; их иногда добавляют к битумам.

Продукты переработки нефти и битуминозных сланцев:

Гудрон—остаток после отгонки из мазута масляных фракций.

Нефтяные битумы. При нормальной температуре они бывают твердые или жидкие. Различают битумы остаточные, образующиеся при паровой или вакуумной перегонке нефти и нефтепродуктов; крекинговые, остающиеся в результате крекинг-процесса переработки нефти и нефтепродуктов; продуты (окисленные), получающиеся при продувке гудрона и остаточных или крекинговых битумов воздухом. В строительстве нефтяные битумы применяются чаще других органических вяжущих.

Сланцевые битумы. Их получают из отходов при переработке битуминозных сланцев.
К дегтевым относятся материалы, получающиеся в виде остатка при сухой перегонке других видов топлива (каменного или бурового угля, торфа, древесины), в том числе:

• деготь — вязкая жидкость;
• масла — маслянистые отгоны, получаемые при перегонке дегтя;
• пек — твердое вещество, остающееся после отгонки из дегтя почти всех масляных фракций.

Необходимо уточнять названия: пек каменноугольный, битум нефтяной и т. п., чтобы знать происхождение этих материалов.

Органические вяжущие вещества представляют собой сложные смеси высокомолекулярных органических соединений, а именно, углеводородов и их производных; в их состав входят С, Н и О