Лекции по "Коррозии строительных материалов"

 

    

    Комплексные частицы дисперсной системы, так  называваемые мицеллы, способны разрушаться при нагревания битума за счет усиления броуновского движения и частичного растворения асфальтенов; однако  при охлаждении структура битума самопроизвольно восстанавливается.

    При плотной упаковке объёма битума мицеллами  образуется структура типа "гель" и битум отличается высокой вязкостью и твердостью.

    Если  имеется избыток дисперсионной  среды и мицеллы не контактируют между собой, свободно перемещаясь, то структура относится к типу "золь".

    Такая структура характерна для жидких размягченных битумов с малой  вязкостью.

    Парафин, содержащийся в нефтяных битумах, ухудшает их свойства, повышает хрупкость при пониженных температурах, Поэтому содержание парафина ограничивается 5%.

    Состояние и свойства битума всецело зависят  от его фазового состава, который  можно изменить нагреванием и  охлаждением, добавлением маслянистых  углеводородов (лигроин, нефть, мазут), введением тонкодисперсных минеральных наполнителей, разжижением растворителями и получением эмульсий; другими словами, имеется целый ряд способов регулирования технологических свойств битумных вяжущих, перевода их в рабочее вязкотекучее состояние и отвердевания за счет коагуляционного структурообразования.

    В широком интервале температур (от -40 до +120 °С) битум может находиться в различных состояниях:

    – упруго-хрупком, при котором каркас из асфальтенов фиксирован отвердевшей прослойкой из смол, растворенных в маслах (отрицательные температуры);

    – эластичном, при котором каркас из асфальтенов фиксирован и может лишь упруго деформироваться во времени, но прослойки между элементами каркаса жидкие;

    – упруго-пластическом, при котором частицы асфальтенов взаимодействуют через тонкие прослойки среды, проявляющей при напряжениях, не превышающих предел текучести, упругие свойства;

    – упруго-вязком, которое характеризуется исчезновением пределов текучести, прослойки среды между твердыми частицами асфальтенов увеличились за счет частичного растворения последних;

• истинно-вязком, при котором дисперсионная среда занимает большую часть объема и битум представляет собой суспензию набухших в углеводородах асфальтеновых частиц.

    Следовательно, состояние структуры битума предопределяет его свойства в процессе экплуатации и, вместе с тем, способы и области использования битума в строительстве. Так, например, находясь в истинно-вязком состоянии, битум позволяет уложить асфальтобетонную смесь тонким ровным слоем и, при постепенном остывании, переходя в упруго-пластическое состояние, он обеспечивает хорошее уплотнение слоя, а в yпpyго-хрупком состоянии после остывания делает дорожное покрытие прочным и водонепроницаемым. 

    13.3 Свойства битумов

    Плотность битумов колеблется в зависимости от соотношения компонентов: r = 0,8…1,3 г/см³.  Теплопроводность составляет 0,5…0,6 Вт/ (м· ⁰С); теплоемкость – 1,8…1,97 кДж/ кг· ⁰С. Коэффициент объемного теплового расширения при 25 ⁰С  находится в пределах 5· 10^-4…8· 10^-4· ⁰С^-1, причем более вязкие битумы имеют больший коэффициент расширения.

       Высокие электроизоляционные свойства битума позволяют использовать его для изоляции электрокабелей.

 

    Для черных вяжущих характерен процесс  старения, особенно заметный в изделиях из дегтя и пека.

    Старение – процесс медленного изменения состава и свойств материала, сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Ускоряется под действием солнечного света и кислорода воздуха вследствие возрастания количества твердых хрупких составляющих за счет уменьшения содержания смолистых веществ и масел.

    Наиболее  важным свойством является химическая стойкость битумов и битумных материалов к действию агрессивных веществ, вызывающих коррозию цементных бетонов, металлов и других строительных материалов. Битумные материалы хорошо сопротивляются действию щелочей (с концентрацией до 45%, фосфорной кислоты (до 85%), а также серной (с концентрацией до 50%), соляной (до 25%) и уксусной (до 10%) кислот.

      Битум растворяется в органических  растворителях. Благодаря своей  химической стойкости и экономичности битумные материалы широко применяют для химической защиты железобетонных конструкций, стальных труб и пр.

    Физико-механические свойства (марку) битумов по ГОСТу  определяют по трем показателям: твердости, температуре размягчения и растяжимости. 

    Твердость находят по глубине проникания в битум иглы прибора – пенетрометра.

    Температура размягчения определяется в приборе «кольцо и шар», помещаемом в сосуд с водой; она соответствует той температуре нагреваемой воды, при которой шарик под действием собственной массы проходит через кольцо, заполненное битумом.

    Растяжимость определяется на приборе – дуктилометре по абсолютному удлинению образца битума («восьмерки»).

    По  назначению битумы делят на строительные, кровельные и дорожные.

    Требования  ГОСТа по физико-механическим свойствам битумов разных марок и групп показаны в табл. 13.1. 

    Строительные  битумы применяют для изготовления асфальтовых бетонов и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, покрытия и восстановления кровель.

    Кровельные  битумы используют для изготовления кровельных рулонных и гидроизоляционных материалов. Легкоплавким битумом марки БНК 45/180 пропитывают основу (кровельный картон); а тугоплавкие битумы служат для покровного слоя.

    Дорожные  битумы применяют для изготовления асфальтобетонов и мастик, используемых в заливке швов дорожных и аэродромных покрытий.

     

    13.4 Рулонные кровельные материалы

    Основными кровельными материалами, получаемыми  на основе нефтяных битумов, является пергамин и рубероид.

    Пергамин – это беспокровный материал, изготовленный пропиткой кровельного картона расплавленными мягкими битумами с температурой размягчения 40…50 °С. Пергамин используется в качестве нижнего подкладочного слоя в многослойных кровельных покрытиях, а также при устройстве пароизоляции. Выпускают пергамин двух марок П-300 и   П-350.

    Рубероид – покровный кровельный материал, отличающийся от пергамина  тем, что после пропитки кровельного картона его с обоих сторон покрывают тугоплавкими битумами с температурой размягчения 65…95 °С. Для повышения тепло-, влаго- и светостойкости в битум покровного слоя вводят наполнитель - тонкоизмельченный минеральный порошок. Для повышения атмосферостойкости, снижения способности к возгоранию, а также предотвращения слипания рубероида в рулонах на лицевую сторону наносят минеральную посыпку.

    В зависимости от назначения, вида посыпки  и марки кровельного картона рубероид делят на марки: РКК-500А, РКК-400А(Б и В), PKM-350Б(B), РПМ и РПП-300А(Б и В), РКЧ-350Б(В).

 

    

    Буква Р в марке означает - рубероид; буквы К и П - кровельный или подкладочный; третьи буквы К, М, П, Ч - вид посыпки (крупнозернистая, мелкозернистая, пылевидная, чешуйчатая); числа означают марку кровельного картона (массу 1 м² в граммах). 

    Таблица 13.1

    Физико-механические свойства нефтяных битумов 
 

 

   Названные рулонные материалы  сегодня устарели и их заменяют на более долговечные материалы на синтетической основе, поскольку строительный картон, являющийся основой пергамина и рубероида недостаточно прочен а, главное, подвержен гниению.

   К высокопрочным материалам для рулонных кровель и гидроизоляции на синтетической основе относят:

 

   

   – стеклорубероид, стеклоизол, стеклобит,  крунам СТ, филизол –  на основе стеклоткани  или стеклохолста (по ТУ 90…96 г.г.);

     – рубитекс, рубемаст (на  основе картона  – РМП, РНК;  на основе стеклохолста  – РНК-С и РМП-С), стекломаст,  элабит – наплавляемые разогревом нижнего слоя;

     – фольгоизол, фольгорубероид  –на основе картона  и рифленой или  гладкой алюминиевой  фольги.

    К новым, достаточно дорогим, но долговечным  материалам для кровли относят:

    – металлочерепицу, окрашенную при изготовлении;

    – гибкую самонаклеивающуюся черепицу на основе битумнолатексных композиций;

    – наливную монолитную плоскую кровлю из долговечных полиуретановых мастик системы ПМО Hyperruf (полимерный мембранообразователь) по лицензии западных фирм. 

    13.5  Асфальтовые бетоны и растворы

    Для приготовления асфальтовых растворов  и бетонов применяют асфальтовое вяжущее, представляющее собой смесь нефтяного битума с тонкомолотыми минеральными порошками (известняка, доломита, мела, асбеста, шлака). Минеральный наполнитель не только уменьшает расход битума, но и повышает температуру размягчения асфальтового бетона.

    Прочность асфальтового вяжущего обусловлена  соотношением компонентов Б/Н и  пористостью после уплотнения и  отвердевания. При оптимальном соотношении  Б/Н весь битум адсорбирован в виде тонких непрерывных пленок на поверхности частиц тонкомолотого наполнителя, поэтому асфальтовое вяжущее имеет наибольшую прочность.

    Мелким  заполнителем в растворе и бетоне служат чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% по массе.

    Щебень изготовляют из прочных и морозостойких изверженных, осадочных и метаморфических горных пород, а также из металлургических шлаков. Морозостойкость щебня должна быть не ниже F50.