СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

1) При нормальной температуре органические вяжущие – это твердые массы или густые жидкости темного, почти черного цвета;

2) При нагревании они размягчаются (разжижаются), а при охлаждении – отвердевают. Эта особенность позволяет применять их как связующее вещество;

3) Они практически не растворяются в воде (а многие и в кислотах), но растворяются в органических растворителях (сероуглероде, хлороформе, бензоле, дихлорэтане и др.) Это позволяет их использовать при изготовлении лаков и мастик;

4) Истинная и средняя плотности битумов и дёгтей равны, так как они менее пористости, следовательно, практически водонепроницаемы;

5) Битумы и дёгти гидрофобны (не смачиваются водой);

6) Битумы и дёгти имеют аморфное строение, поэтому у них нет определённой температуры плавления, а существуют интервалы размягчения, т.е. при нагревании они постепенно переходят из твердого состояния в вязкожидкое;

7) Битумы и дегти при размягчении прочно сцепляются с камнем, деревом, металлом и др. (это свойство носит название адгезии). Используют при применении в качестве вяжущих веществ, переводить в рабочее битумы и дёгти можно не только расплавлением и растворением в органических растворителях, но и эмульгированием в воде. (Получение битумных эмульсий производят с помощью специальных добавок-эмульгатров)

Сущность твердения органических вяжущих заключается в температурных воздействиях на их прочность. Органические вяжущие вещества при нагревании размягчаются, а при охлаждении вновь становятся вязкими или твёрдыми.

БИТУМЫ

Битумами называются смеси углеводородных веществ и их неметаллических производных, способные в зависимости от температуры изменять свои физико-механические свойства.

По происхождению битумы делятся на природные, нефтяные (искусственные) и сланцевые.

Природные битумы (результат естественного процесса окислительной полимеризации нефти), встречаются в чистом виде, образуя озера, но чаще пропитывают горные породы – известняки, доломиты, песчаники. Такие породы называют битумными или асфальтовыми.

Искусственные битумы образуютя в виде остатка при получении топлива и масел – нефтяные битумы.

Термин «сланцевые» битумы не совсем точен. По свойствам и химическому составу сланцевые битумы приближаются к битумным материалам, а по способу получения – к дёгтям. Область применения сланцевых битумов в основном та же, что и нефтяных.

Химический состав битумов сложен. В нем находится около 200 различных органических веществ.

Примерный групповой состав битума:

• Масла 40…60%

• Смолы 20…40%

• Асфальтены 10…30%

• Карбены и карбоиды 1…2%

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.

Масла - вязкие жидкости светло- желтого цвета, придающие вяжущему подвижность, текучесть, увеличивают испаряемость и снижают температуру размягчения.

Смолы – вещества темно-коричневого цвета, легкоплавкие, вязко-пластичные и их содержание обуславливает растяжимость и эластичность битумов

Асфальтены – твердые хрупкие вещества кристаллического строения, определяют теплоустойчивость, вязкость и хрупкость битумов

Карбены по составу похожи на асфальтены, но содержат больше углеводородов, имеют большую плотность и более темный цвет. Повышают вязкость и хрупкость битумов

Карбоиды – твердые вещества типа сажи, нерастворимы в органических растворителях.

Примесь в битуме кристаллического парафина (0,6…8%)понижает его качество – снижает растяжимость и повышает хрупкость при при пониженных температурах

ПОЛУЧЕНИЕ НЕФТЯНЫХ БИТУМОВ

Нефтяныебитумы получают из нефти путем нагревания нефти выделяют жидкие горючие компоненты - бензин, керосин, лигроин, мазут. Далее, при температуре 300-400⁰С отгоняют машинные, трансформаторные и др. масла. Выделение масел из нефти идёт под вакуумом.

В результате разделении (разгонки) нефти на горючие и смазочные вещества в ёмкости остаётся смолистый остаток, содержащий твердые частицы – гудрон.Он и является основным сырьём для получения полутвердого и твердого битума, а если получают без переработки используется для жидких битумов.

Гудрон – остаток после отгонки из мазута масляных фракций;

Нефтяные битумы получают переработкой нефтяного сырья. Они подразделяются на:

- окисленные, получаемые окислением гудрона кислородом воздуха;

- остаточные, получают в виде остатка после отбора из нефти атмосферно-вакуумной перегонкой масляных фракций;

- крекинг-битумы – окисление способом продувки воздухом крекинг-остатков, образующихся при переработке мазута способом крекинга – при высоких температурах и больших давлениях. Мазут, обрабатывают высокими температурами и большим давлением и отсюда, образуется крекинг.

- битумы деасфальтизации – обработка гудронов пропаном

- компаундированные битумы, получаемые смешением окисленных и остаточных битумов.