Указания по применению органических вяжущих материалов при строительстве автомобильных дорог и инженерно-дорожных сооружений

УКАЗАНИЯ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ИНЖЕНЕРНО-ДОРОЖНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Определение и классификация

Органические вяжущие (битумы и дегти) - группа природных или искусственных твердых, вязкопластичных или жидких веществ, состоящих из смеси органических высокомолекулярных соединений. Они хорошо объединяются с каменными материалами и образуют прочную и водоустойчивую пленку.

Органические вяжущие по составу, структуре, свойствам, изменению свойств в зависимости от температуры довольно близки к термопластичным полимерам и материалам на их основе. В соответствии с классификацией полимерных материалов и пластических масс органические вяжущие можно отнести к классу Г (четвертому) как продукты, которые встречаются в природе в чистом виде или получаются относительно простой их переработкой.

Органические вяжущие широко применяются для устройства дорожных покрытий, тротуаров, полов, изготовления рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов, защиты от коррозии бетона, металлов, а также от радиоактивных излучений.

В Советском Союзе битумы разделяются на дорожные - 64%, строительные - 24, кровельные - 11, специальные - 1%. Таким образом, органические вяжущие (битумы) являются одним из наиболее распространенных видов вяжущих, применяемых в дорожном строительстве.

Сырьем для производства органических вяжущих являются продукты органического происхождения: нефть, каменный уголь, горючие сланцы, торф, древесина; физико-химическая переработка такого сырья (фракционная разгонка, сухая деструктивная перегонка и др.) дает наряду с ценными продуктами смолообразные остатки. В результате дополнительной переработки таких остатков получают органические вещества.

Основные требования, которые предъявляются к органическим вяжущим, состоят в том, чтобы они: легко объединялись с каменными материалами, образуя прочную водоустойчивую пленку; обладали вязкостью, позволяющей в период объединения с материалом хорошо его обволакивать, а в период работы связывать минеральные частицы в прочный монолит; были стабильными, т. е. не изменяли свойства в процессе службы в покрытиях.

В зависимости от свойств, химического состава, вида сырья и технологии получения принята классификация органических вяжущих веществ:

битумы (природные, нефтяные, сланцевые) - вещества, состоящие из углеводородов нафтенового, ароматического и метанового рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных;

дегти (каменноугольные, торфяные, древесные) - вещества, состоящие в основном из смеси ароматических углеводородов и Их кислородных, азотистых и сернистых производных.

По роду сырья битумы и дегти разделяют на:

- природные битумы, находящиеся в природе почти в чистом виде или извлекаемые из асфальтовых горных пород (асфальтовых известняков, песчаников, песков и пр.);

- нефтяные битумы - продукт переработки нефти и ее смолистых остатков;

- сланцевые битумы, образующиеся при переработке продуктов перегонки битуминозных (горючих) сланцев;

- каменноугольные дегти, получаемые из продуктов сухой (деструктивной) перегонки каменных углей (сырые смолы);

- торфяные дегти - продукт сухой перегонки торфа;

- древесные дегти - продукт сухой перегонки древесины.

По главнейшим строительным свойствам и консистенции органические вяжущие условно делят на следующие группы:

твердые битумы и дегти (пеки), обладающие при 20-25 °С вязко-упругими свойствами. При 120-180 °С они приобретают подвижность;

вязкие битумы и дегти, обладающие при 20-25 °С вязкими и пластичными свойствами. При температуре 120-180 °С они приобретают подвижность;

жидкие битумы и дегти при 20-25 °С текучие, содержащие в своем составе летучие низкомолекулярные углеводороды. Их применяют при температуре от 15 до 120 °С. Они обладают способностью загустевать по мере испарения летучих углеводородов, после чего приобретают свойства, близкие к свойствам вязких битумов и дегтей;

битумные эмульсии и суспензии - дисперсные системы, состоящие из диспергированного вяжущего материала (битума или дегтя) в водной среде с добавкой эмульгатора, обеспечивающего их устойчивость. При нормальной температуре эмульсии и суспензии текучи и применяются в холодном или теплом состоянии (не ниже 2 °С). При распределении эмульсии или суспензии тонким слоем по поверхности каменных материалов происходит ее распад с выделением вяжущего материала. По назначению органические вяжущие разделяют на дорожные - битумы нефтяные (вязкие и жидкие), дегти каменноугольные, битумы сланцевые, эмульсии битумные, а также строительные, кровельные, изоляционные и специальные битумы.

Состав органических вяжущих материалов

Органические вяжущие (битумы и дегти) представляют собой систему соединений различных по составу углеводородов и их неметаллических производных. Особенности химического строения и свойств углеводородов заставили выделить их в отдельную область науки - органическую химию. Углерод четырехвалентен и главной его особенностью является способность образовывать соединения (карбоцепные), в которых атомы углерода связаны между собой. При этом могут образовываться как цепочные (в виде простых или разветвленных цепей), так и циклические соединения.

В зависимости от числа атомов и их взаимного расположения изменяются свойства вещества. Например, чем больше атомов входит в соединение одного и того же вида, тем выше в нем межмолекулярное взаимодействие и вещество будет переходить от газообразного к жидкому-высоковязкому-твердому состоянию.