Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Отвердевание битумов и дегтей


Отвердевание битумов и дегтей

Отвердевание битумов и дегтей как основных органических вяжущих веществ может происходить в объемном и пленочном состояниях. В объемном состоянии их вязкость повышается с переходом в вязкоупругое состояние в цистернах, котлах, сосудах и других емкостях; в пленочном происходит постепенное или быстрое структурирование органических вяжущих веществ в асфальтовых и дегтевых бетонах и растворах, в кровельных и гидроизоляционных материалах и изделиях, а также в других ИСК, в которых эти вещества выполняют вяжущие функции в пленочном состоянии, форми-РУя матричную часть конгломерата.

Основной причиной изменения реологических свойств битума дегтя в неподвижной емкости служит снижение температуры, чтс сопряжено с уменьшением интенсивности движения дискретных час. тиц в жидкой среде. В качестве дискретных частиц разной степени плотности выступают: в битумах — асфальтены с адсорбированны-ми асфальтогеновыми кислотами, карбены и карбоиды; в дегтях — частицы свободного углерода с адсорбированными фенольными соединениями. Жидкой средой у битумов служат истинные растворы смол в маслах; у дегтей — истинный раствор масел различной молекулярной массы. Микроскопическую неоднородность обе дисперсные системы проявляют в период постепенного охлаждения, локальных сгущений молекул и их ассоциаций с переходом в сравнительно крупные макрочастицы (от 20 до 2000 А). Накопление таких частиц образует самостоятельную дисперсную фазу. И хотя частицы ее еще нельзя обнаружить с помощью обычного микроскопа, но фаза в целом уже обладает реальной и высокоразвитой поверхностью. Поверхность имеет большую энергетическую активность и адсорбционную способность, в частности к поглощению из системы поверхностно-активных веществ.

Развивается также процесс спонтанного уплотнения частиц при охлаждении битума и дегтя в емкостях с эффектом структурирования. Следует отметить, что такой процесс напоминает образование центров кристаллизации (и вообще центров выделения новой фазы) в растворах неорганических солей. В органических системах жидкая среда является основным носителем потенциальных центров выделения новой фазы. При охлаждении она поддерживает непрерывный процесс структурообразования и формирования частиц различной дисперсности и плотности. В их центре сосредоточиваются твердые и лиофильные асфальтены в битумах или частицы свободного углерода в дегтях. При высокой концентрации мицелл возможно их непосредственное контактирование с переходом структуры битума в олеогель. Переход структуры битума из типа золь в тип гель может быть не только при понижении температуры, но и при возрастании количества асфальтенов больше 25—30% по массе. Так же влияет содержание парафина в битуме или нафталина в дегте, выделяющиеся кристаллы которых тем крупнее, чем медленнее понижалась температура вяжущих веществ. Битум в состояний структуры гель представляет собой как бы единую мицеллярную пространственную сетку, в промежутках которой находится иммобилизованная и свободная жидкие среды. Происходит своеобразная инверсия фаз: жидкая среда становится в этой структуре дискретной фазой, а твердая — континуальной, непрерывной средой. Гелеоб-разный характер битума проявляется в наличии температурного интервала плавления и синерезиса, в повышенной упругости и эластичности.

Аналогичные изменения в структуре происходят при изменении температуры дегтя в емкостях, но только при менее развитой поверхности частиц твердой фазы. В результате деготь отличается отсутствием гелеобразного состояния и меньшей вязкостью, чем битумы. Исключение могут составить сланцевые дегти.

Битум и деготь переходят из объемного в пленочное состояние с помощью порошкообразного или зернистого минерального материала. Исходная ЁЯЗКОСТЬ этих вяжущих в пленочном состоянии всегда несколько выше, так как часть пленочного вещества находится в ад-сорбционно-сольватированном состоянии. С понижением температуры возникают центры сосредоточения (микрозародыши) мицелл. Их рост и увеличение концентрации переводит жидкостные пленки в состояние повышенной вязкости и к тенденции упорядочения расположения молекул и мицелл. Постепенно или быстро пленки становятся вязкоупругими или твердыми. В исследованиях было установлено, что их хрупкость (появление трещин на пленке, нанесенной на поверхность металлической пластинки, при изгибе) соответствует примерно температуре, когда вязкость вяжущего вещества (битума) равна 4108 Пас Эта температура хрупкости возрастает с увеличением толщины пленки, снижением скорости охлаждения, увеличением продолжительности и числа циклов воздействия климатических (атмосферных) факторов. При относительно медленном отвердевании пленок вяжущего вещества возрастают упорядоченность и ориентированность микрочастиц, возможна кристаллизация, например парафиновых углеводородов в битумах, нафталиновых — в дегтях.

При использовании жидких и разжиженных битумов возникает дополнительный процесс испарения легких фракций, что также относится к одному из факторов их отвердевания. В эксплуатационный период возможны процессы полимеризации и синерезиса битума или сублимация некоторых фракций дегтя, что также связано с ростом вязкости и вероятностью охрупчивания ИСК на основе органических вяжущих веществ. В результате этих процессов уменьшается содержание жидкой среды, увеличивается количество ориентированных моно- и полислоев, снижается фазовое отношение, под которым, как уже отмечалось, условно понимается величина отношения массы жидкой среды к массе твердой фазы, что типично и Для других вяжущих веществ, выполняющих функции матричной части конгломерата.





Похожие статьи:
Строительные термины и определения

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум