Органикалық байланыстырғыш заттарға жалпы сипаттама

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны:

Органикалық байланыстырғыш заттарға жалпы сипаттама.
Битум. Битум түрлері.
Қарамайдың түрлері, құрамы, құрылым қасиеттері.
Асфальт бетондар ертінділер, қарамай бетондар.

Органикалық байланыстырғыш заттар және олардың негізінде өндірілетін материалдар

Органикалық байланыстырғыш заттар - битум, қара май болып бөлінеді. Бұл тарауда битум мен қара майдың түрлері, олардың құрамы, құрылымы, қасиеттері, осы байланыстырғыш заттар негізінде жасалған асфальт-бетон, асфальт-ерітінді, қара май - бетон, рулонды жабындық материалдар (рубероид, пергамин, т. б. ), гидроизоляциялық материалдар (битумды гидрозол, битум резеңкелі-бризол, изол, т. б. фольгоизол), әртүрлі эмульсиялар, пасталар, мастикалар қаралады.

Битумның түрлеріне - органикалық байланыстырғыш затта табиғи түрінде кездесетін немесе асфальтты жыныстардан өндірілетін битумдар мен мұнайдан өндірілетін жасанды битум жатады.

Табиғи битум - жабысқақ тұтқыр сүйық немесе қатайған көмірсутектер мен олардың метал емес туындыларынан, атап айтқанда, көмірсутектер мен күкірттің (S), оттегінің (O) және азоттық (N) қосылыстарынан құралған зат. Табиғи битумдар - кәдімгі жаратылыс жағдайда мұнай - өзінің ұшқыш фракцияларынан өте баяу айырылады, бірте-бірте қатты немесе тұтқыр битумға айналады. Табиғи битум, мұнай кенорнына жақын жерде құралады. Бірақ, табиғи битум - таза түрінде сирек кездеседі. Ол шөгінді таужыныстарында жиірек орын алады.

Асфальтты жыныстар дегеніміз - битум сіңген шөгінді кеуекті таужыныстары: әктас, доломит, саз, құм. Бұл жыныстардан битум шығарылып алынады немесе олар майдаланып, асфальт ұнтағы ретінде пайдаланылады.

Жасанды немесе мұнайлы битум жеңіл мұнай фракцияларының кейінгі қалдықтарынан, яғни мұнайды қайнатып, одан бензин мен керосинді және майлардың біраз бөлігін шығарғаннан кейін қалатын гудрон, крекинг калдықтарынан алынады. Табиғи битум сирек кездесетіндіктен, құрылыста негізінде осы мұнайлы битум қолданылады.

Битумның құрамын элементтік және химиялық деп бөледі. Элементтік құрам - битумның қандай элементтерден тұратынын, ал химиялық құрамы, осы элементтердің қандай қосылыстар түзетінін анықтайды. Битумдардың элементтік құрамы мынадай: көміртегі (С) 70 - 80%, сутегі 10 - 15%, күкірт (S) 2-9 %, оттегі (О) 1-5%, азот (N) 0 - 2%. Бұл элементтер битумда көмірсутектер мен олардың күкірт, оттегі және азот қосылыстары ретінде кездеседі.

Битумдардың химиялық құрамы өте күрделі. Онда С ₉ Н ₂₀ - дан С ₃₀ Н ₆₂ дейін қаныққан (көмірсутектері болуы мүмкін) . Бұл битум түзетін қосылыстарды үш топқа: қатты бөлік, шайырлар және майлы фракциялар деп бөлуге болады. Бұлардың әрқайсысы молекулалық массасы әртүрлі көмірсутектер мен олардың метал емес элементтері мен туындыларынан тұрады.

Битумның қатты бөлігінің молекулалық массасы - 1000-5000 аралығында, тығыздығы бірден жоғары. Битумның бұл бөлігін - асфальтендер деп атайды. Оның құрамына асфальтеннен басқа, тек төрт хлорлы көміртегінде (ССІ ₄ ) еритін карбендер, ұшқыш еріткіштер мен майлар, ерімейтін карбонаттар және қатты көмірсутектер, парафиндер кіреді. Битумның шайырлар тобының молекулалық массасы - 500-1000 аралығында, тығыздығы 1 шамасында, түсі қара қоңыр, аморфты зат. Битумның майлы фракцияларының молекулалық массасы - 100-500 аралығында, ал тығыздығы 1-ден кіші.

Битумның құрылымы. Битум дегеніміз - дисперсияланған (ыдыратылған) фазасы асфальтендерден, ал ыдырату ортасы - шайыр мен майлардан тұратын коллоидты система. Асфальтендердің түйіршіктер мөлшері - 18-20 мкм: олар битумдарды құрайтын макромолекулалардың ядросы (ортасы), бұл түйіршіктердің әрқайсысы алдымен тығыз (ауыр) шайырлар, онан соң тығыздығы төмен (жеңіл) май қабаттарымен қоршалған.

Битумның қасиеттері - оны құрайтын компоненттердің, яғни асфальтендердің, шайырлар мен майлардың битумдағы мөлшеріне байланысты. Егер битумның құрамына асфальтендер мен шайырлар көп болса, битумның қаттылығы және жұмсару температурасы жоғарылап,, бірақ морттығы өседі. Керісінше, шайырларды жарым-жартылай ерітетін майлар - битумды жұмсағырақ, тез балқығыш әрі оңай созылғыш өтеді. Парафин битумды төмен температурада мортты ететіндіктен, оның мөлшері битум құрамында 5% - тен артық болмауы керек.

Мұнайлы битумдар қолданылатын орнына байланысты: құрылыстық, жабындық және жолдық болып бөлінеді. Кұрылыстық және жабындық (БЖ - битум нефтяной кровелъный) битумдар екі қасиеті - жұмсару температурасы (әріптерден кейінгі бөлшектің үстіндегі сандар) мен қаттылығы (бөлшектің астындағы сандар) арқылы маркаланады. Мысалы, БНД - 90/40 деп белгіленген марка, ол жабындық мұнайлы битумның жұмсару температурасы - 85-95°С аралығында, ал қаттылығы - 35-45 пенетрометр градусы аралығында болуы тиіс екенін көрсетеді.

Жолдық мұнайлы битумдар (БНК - битум нефтяной дорожный) тек бірақ қасиеті - қаттылығы арқылы ғана маркаланады, яғни бұл битумдардың маркасында көрсетілген сандар, оның тек қаттылығын сипаттайды1. Мысалы, БНД - 200/300 деп таңбаланған марка - қаттылығы 201-300 пенетрометр градусы аралығындағы жолдық мұнайлы битум.

Битумдарды маркалау үшін олардың кестеде көрсетілген физика-механикалық қасиеттерін анықтау қажет.

Мұнайлы битумның физика-механикалық қасиеттері

Битумның маркасы

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм

25°С-та созылғыштығы, см кем емес

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес

Битумның маркасы: Құрылыс битумдары

Битумның маркасы: БН - 50/50

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 41 . . . 60

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: 40

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 50

Битумның маркасы: БН - 70/30

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 21 . . . 40

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: 3

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 70

Битумның маркасы: БН - 90/100

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 5 . . . 20

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: 1

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 90

Битумның маркасы: Жабыңдық (төбелік битумдар)

Битумның маркасы: БН - 45/160

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 140 . . . 220

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: нормаланбайды

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 40 . . . 50

Битумның маркасы: БН - 90/40

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 35 . . . 45

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: нормаланбайды

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 85 . . . 95

Битумның маркасы: БН - 90/30

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 25 . . . 35

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: нормаланбайды

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 8 . . . 95

Битумның маркасы: Жолдық битумдар

Битумның маркасы: БН - 200/300

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 201 . . . 300

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: -

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 35

Битумның маркасы: БН - 130/200

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 131 . . . 200

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: 65

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 39

Битумның маркасы: БН - 90/130

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 91 . . . 130

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: 60

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 43

Битумның маркасы: БН - 60/90

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 81 . . . 90

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: 50

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 47

Битумның маркасы: БН - 40/60

25°С-та өну тереңдігі, 0, 1мм: 40 . . . 60

25°С-та созылғыштығы, см кем емес: 40

Жұмсару темпера-турасы °С, кем емес: 51

Қатты битум жылытқанда, термопластикалық шайыр сияқты бірте-бірте жұмсарады. Оның жұмсару температурасы "Сақина және шар" деп аталатын аспапта анықталады. Ол үшін сақинаның ішін (ортасын) битуммен толтырады да, үстіне болаттан жасалған кішкентай шар кояды. Оны аспаптың ішінде суы бар шыны ыдысқа орнатып, қыздырады (жылытады) . Шар өз салмағының әсерінен қай температурада жұмсарған битумды соза (ілестіре) сақинадан өтсе, сол температураны - битумның жұмсару температурасы дейді. Мысалы, картонға (негізге) сіңдірілетін оңай балқығыш жабындық битумдардың жұмсару температурасы 45°С-тан кем болмауы керек. Ал рубероидтың беттік қабатына сіңдірілетін қиын балқитын битумдардың жұмсару температурасы - 90°С-тан кем болмайды.

Битумның қаттылығы (тұтқырлығы) пенетрометр деген аспап инесінің (салмағы 100 г) 25°С-да битумға 5 сек қандай тереңдікке енуімен сипатталады. Жоғарыда келтірілген мысалда қаралған битумдар үшін бұл көрсеткіш сәйкесінше, 140-220 және 25-35 пенетрометр градусы (пенетрометрдің 1° = 1мм) аралығында болуы қажет.

Битумның созылғыштығын анықтау үшін одан сегіз санына ұқсас істелінген үлгіні 25°С-та дуктомилетр аспабында жіңішке жіпке созып, үзеді. Жоғарғы мысалда көрсетілген жабындық жұмыстарында қолданылатын битумдар үшін олардың созылғыштық қасиетіне шарт қойылмайды, яғни олар бұл қасиеті бойынша нормаланбайды (маркаланбайды) . Ал көбінесе мастикалар ретінде пайдаланылатын құрылыс битумдардың жеңіл балқығыш түрлерінің созылғыштығы 40 см, ал қиын балқығыштарының созылғыштығы 1 см-ден кем болмауы керек.

Битумдар пайдаланылатын орнында немесе қоймада күн сәулесі мен ауадағы оттегі әсерінен уақыт өткен сайын құрамын, қасиеттерін өзгертеді: олардың құрамында майлы фракциялар мен шайырлар азаяды. Мұның салдарынан қатты бөлшек пен мортты зат көбейіп, битумның қаттылығы (тұтқырылығы) мен морттығы өседі.

Табиғи процес нәтижесінде битумның құрамы мен қасиеттерінің баяу өзгеріп, оның морттылығының өсуін, ал сужұтқыштығының төмендеуін - тозу деп атайды. Жасанды мұнай битумдар оның табиғи түрінен гөрі, тезірек тозады.

Қарамайдың түрлері, құрамы, құрылым қасиеттері.

Қарамай дегөніміз қою, жабысқақ түсі қара нөмесе қарасүр келетін түтқыр зат. Қарамайды таскөмірден, ағаштан, торфтан т. б. отқа жанатын заттардан құрғак айдау (ауасыз қыздыру) жолмен алады. Таскөмірді кокстеу процестері көзінде бөлініп шығатын сапасы жоғары қарамайлар құрылыста кеңінен колданылады 1 т көмірді ауасыз қыздырғанда 400-500 кг кокс, 30-40 кг таскөмірлік шикі қарамайлар, т. б. заттар алынады.

Қарамайдын түрлеріне таскөмірлік ішкі қарамайлар (төмен температуралық алғашқы қарамай жәнө жоғары температуралық қарамай) айдалған қарамай, пек және құрама қарамай жатады. Төмен темпөратуралық алғашкы қарамай 500-600°С аралығында жартылай кокстеу әдісі аркылы алынады; түсі қара қоңыр, тығыздыгы 0, 9-1 г/см ³ , қанықпаған және қаныққан көмірсутектер мен фенолдан құралған сүйық зат, көбінесе айдалған қарамай өндіру үшін пайдаланылады .

Жоғары температуралық қарамай көмірді 1000 - 1300°С - та кокстегенде алынады; қара, қою, түтқыр, тығыздыгы 1, 1 - 1, 2 г/см ³ , жұмсару температурасы 40-50°С аралыгында. Айдалған қарамай (немесе таскөмір шайыры) шикі төмен температуралық қарамайдан лигроин және керосин фракцияларын (шайыр салмағының 30% - не дейін) ажырату арқылы өндіріледі; қасиөттері бойьшша жоғары температуралық қарамайға жақын.

Пөк - таскөмір шайырының 180°С - қа дейін жеңіл майларды, 180 - 210°С - ы аралығында орта салмақты майды (фөнол фракциясын), 210 - 230°С - та ауыр майды (нафталин фракциясын) және 360°С қа дейін ең ауыр антрацен майын ажыратып шығару тәсілімен өндірілетін қатты қалдық; оның тығыздығы 1, 2 -1, 3, тұсі қара; ол аморфты морт масса; грамында үлкен молекулалы көмірсутектер, олардың туындылары және бос (байланыспаған) көмірсутегі (8 -30%) бар.

Кұрама қарамай пекке майлар (антроцен, т. б. ) немесе сусыздандырылған шикі қарамайлар қосып, бірге балқыту арқылы алынады. Қарамайдың бұл түрі құрылыста кеңінен қолданылады, өйткені пәк пен майлардың қатынасын өзгертіп, қажетті тұтқырлығы және жұмсару температурасы бар байланыстырғыш зат алуға болады.

Қарамайдың құрамына нөгізінде ароматты көмірсутектер бензолдың туындылары және олардынң оттегі, азот және күкіртпен қосылыстары кіреді. Қарамай мынандай заттар топтарынан: а) қатты (көміртек, т. б. ) органикалық еріткіштерде ерімейтін бөлімнен; б) қарамай майларында шамалы еритін шайырлардан құралады. Демек, қарамай байланыстырғыш заттардың да құрылымы қасиеттері олардың құрамындағы қатты бөлім шайыр және майлардың өзара қатынастарына байланысты.

Қарамайлар мен пектің қасиеттері қарамайлардың тығыздығы 0, 9 - 1, 1, пөктікі 1, 2 - 1, 3 г/см ³ . Егер құрамында бос көміртегі және қатты шайырлар көп болса (яғни майлар азайса) қарамайлар мен пектің тұткырлығы, морттығы өседі. Пектің жұмсару температурасы 50-60°С аралығында қарамайдан жасалған материалдар (мысалы, толь) құрамында реакцияшыл қаныкпаған көмірсутектері көп болғандықтан (олар судың ₃ оттегінің және ультракөк сәуленің әсерінен тотықтандару полимеризациясына тап болады (ауада, битумдардан істелінген материалдармен (мысалы, рубероидпен) салыстырғанда, тез тозады. Ал олардың биологиялық төзімдігі битумнан өндірілген материалдарға қарағаида мыктырак, өйткені қарамайлардың құрамында уыттылығы жоғары фенол (карбол қышқылы) бар.

Асфальт бетондар ертінділер, қарамай бетондар.

Асфальт я қарамай бетон дегеніміз - жарыкшақ немесе малта тас, құм, минералды үнтақ және битум не қарамай қоспасын тығыздау арқылы алынатын жасанды материал. Асфальт ерітінді деп ірі толтырғыш (мысалы, жарқшақ тассыз) асфальт бетонды атайды; осындай ерітіндіні көйде құмды асфальт деп те атайды.

Асфальт я қарамай бетондар мен ерітінділерде байланыстырғыш зат ретіндt мұнайдың не қарамайдың бөлшектерінін 90% - t 0, 315 мм -ден кем минералды ұнтақпен қоспасы пайдаланылады. Демек, асфальттық Байланыстырғыш зат - ол битумның майда дисперстік ұнтақпен (П. В. Сахоровша асфалъттқ қоспамен) тығыз араласқан өнімі.

Минералды ұнтақ бетон немесе ерітінді өндіругө қажетті ең кымбат материал-байланыстырғыш заттың шығынын азайтады жәнө оның жұмсару температурасы жоғарылатады. Минералды ұнтақтар сыруға беріктік шегі 20 МПа-дан кем емес әк тастарды және, доломиттерді үнтау арқылы дайындалынады. Битумға я қарамайға қосылатын үнтақ ретінде негізді домна шлағының және асфальтты жыныстардың үнтактығын пайдалануға болады.

Асфальт ерітінділері мен асфальт қарамай бетондарда уақ толтырғыш ретінде таза, тозаң-балшық бөлшектері 3% - тен көп емес, табиғи және жасанды құмдар қолданылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.