Строительные материалы. Часть 2. 2013

тонкое волокно центробежным, дутьевым или центробежно-дутьевым способами.

При центробежном способе (рисунок 80, а) расплав 1 вытекает на быстровращающиеся валки 2, с которых он центробежными силами отбрасывается в виде тончайших волокон 3 диаметром 1–15 мкм и длиной 2–300 мм.

При дутьевом способе (рисунок 12, б) на струю расплава 1 воздействуют струей сжатого воздуха или пара 2 из форсунки 3. На практике обычно применяют комбинированные центробежно-дутьевые способы получения минеральной ваты.

Из минеральной ваты получают войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты (рисунок 80, б), скорлупы, сегменты с использованием синтетических и битумных связующих.

Стеклянная вата отличается от минеральной тем, что расплав получают из тех же материалов, что и стекло, или из стеклобоя.

а б Рисунок 80 – Минеральная вата: а – схема получения волокна; б –минерало- ватные плиты

Пеностекло (ячеистое стекло) изготавливают в виде плит, блоков. Молотое стекло или некоторые горные породы (сиениты, трахиты, обсидиан и др.) смешивают с газообразователем (молотый известняк или уголь), засыпают в формы и нагревают в печах. При 800–900 °С частицы стекла начинают сплавляться, а выделяющиеся из газообразователя газы вспучивают стекломассу. После охлаждения образуется прочный и легкий материал с пористостью 80–95 %. Пеностекло применяют как утеплитель стен, полов, перекрытий, кровель, для изоляции тепловых и холодильных установок.

Вспученные перлит и вермикулит получают из горных пород

перлита и вермикулита, содержащих 3–18 % химически связанной воды. Во

71

время обжига дробленых пород они при 800–1200 °С размягчаются, а химически связанная вода, выделяющаяся в виде пара, вспучивает частицы. Вспученные перлит и вермикулит применяют в виде засыпок или в виде различных изделий (плит, скорлуп и т.д.), изготовляемых на основе минеральных вяжущих или синтетических связующих.

9 АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

9.1 Звукопоглощающие материалы

К акустическим материалам относят звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы. Звук – это волнообразно распространяющиеся колебания частиц среды – воздуха, воды, твердых тел. Энергия звуковых волн, исходящих от источника, падая на строительные конструкции, распределяется следующим образом: отражается, поглощается, проходит сквозь них.

Основное назначение звукопоглощающих материалов – как можно больше поглощать и как можно меньше отражать звук. Их применяют в основном для поглощения звуковых волн от источников, находящихся внутри помещения. По характеру поглощения звука звукопоглощающие материалы делят на следующие три вида.

Пористые с твердым скелетом (ячеистый бетон, пеностекло), в кото-

рых звук поглощается в результате вязкого трения в сообщающихся порах. При этом звуковая энергия переходит в тепловую энергию звукопоглощающего материала. К наиболее распространенным материалам этого типа относятся ячеистые газосиликатные плиты “Силакпор” размерами 400 × 400 и 450 × 450 мм при толщине 35 и 45 мм. В отличие от ячеистых теплоизоляционных плит, имеющих замкнутые поры, звукопоголощающие плиты имеют сообщающиеся поры за счет введения бóольшего количества газообразователя, разрывающего стенки пор. Плиты применяют для акустической облицовки потолков, стен, колонн общественных и производственных помещений.

Пористые с гибким скелетом (минеральная, стеклянная, хлопковая ва-

та, мягкие ДВП и др.), в которых, кроме вязкого трения в порах, потеря звуковой энергии происходит в результате деформации нежесткого скелета (волокон). К материалам такого типа относятся минераловатные плиты на синтетическом и крахмальном связующем (“Акмигран”), мягкие ДВП, а также двухслойные плиты. Лицевой слой двухслойных плит может быть гипсовым, гипсокартонным, из твердых ДВП и др. с отверстиями для лучшего прохождения

72

звука, а звукопоглощающий слой – из минераловатных плит или мягких ДВП. Рассматриваемые материалы применяют для устройства подвесных потолков, облицовки стен, колонн и др.

Панельные материалы и конструкции (фанера, жесткие ДВП, ткани

и др.) совершают вынужденные колебания под действием падающих на них звуковых волн, что приводит к поглощению последних. Такие панели укрепляют на относе с зазором между ними и ограждающими конструкциями – стенами, потолками и др.

9.2 Звукоизоляционные материалы

Основное назначение звукоизоляционных материалов – защита по-

мещения от проникновения в него звуков извне через строительные конструкции – перекрытия, стены, перегородки. Для звукоизоляции, предотвращения распространения звука в строительных элементах необходимо нарушить непрерывную жесткость конструкции здания, введя разрывы на пути распространения звуковых колебаний. Это достигается двумя способами:

1)установкой в местах контакта строительных конструкций прокладок из упругих материалов – из пористой резины, пенополиуретана, ДВП и др., что предотвращает передачу звуковых волн из одной конструкции в другую;

2)устройством прослоек и засыпок из пористых материалов на перекры-

тиях, внутри стен, перегородок и т.д. В качестве таких материалов применяют минераловатные, стекловатные, пенопластовые плиты, мягкие ДВП, фибролит, шлак, керамзит и др. Эти материалы одновременно со звукоизоляцией могут выполнять роль теплоизоляции.

10 ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ

ОСНОВЕ

10.1 Битумы

10.1.1 Виды битумов по происхождению

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

Природные битумы образовались из нефти в верхних слоях земной коры в результате испарения летучих фракций и под влиянием окислительного процесса и полимеризации. Встречаются почти чистые битумы, но чаще они со-

73

держатся в осадочных горных породах: карбонатных породах (известняках, доломитах), песчаниках, песках, глинистых грунтах. Такие породы называют асфальтовыми или битуминозными.

Природные битумы отличаются высоким качеством, но из-за дефицитности и высокой стоимости в строительстве применяются ограниченно.

Асфальтовые породы размалывают и применяют в виде асфальтового порошка как компонент в асфальтовых бетонах или асфальтовых мастиках.

Нефтяные битумы получают из нефти путем обработки остатков, образующихся при ее фракционной перегонке на нефтеперерабатывающих заводах.

10.1.2 Виды нефтяных битумов по способу получения

В зависимости от способа получения разли-

чают остаточные, окисленные и компаундные неф-

тяные битумы.

Остаточные битумы являются самыми тя-

желыми фракциями нефти. Они образуются при различных способах переработки нефти и нефтяных остатков (мазута, гудрона и др.) с целью получения

светлых нефтепродуктов (бензина, керосина, газойля) и различных масел. При нормальной температуре остаточные битумы относительно мало вязки.

Окисленные битумы. Для повышения вязкости остаточные битумы или гудрон подвергают окислению при температурах 250–280 °С, продувая через них воздух. Чем дольше длится процесс окисления, тем более вязкие и твердые получаются битумы вследствие увеличения в них доли асфальтенов. Окисленные битумы более атмосферостойки, долговечны, чем остаточные.

Компаундные (смешанные) битумы получают смешиванием между собой различных окисленных и остаточных битумов, а также нефтяных остатков и дистиллятов с целью усиления или нейтрализации тех или иных свойств.

10.1.3 Состав нефтяных битумов

Химический состав битумов представлен в основном четырьмя элементами – углеродом, водородом, серой и азотом. Элементный состав битумов ко-

леблется в пределах: С – 70–87 %; Н – 8–12 %; S – 0,5–7 %; N – до 1 %.

Вещественный состав битумов. Четыре указанных элемента в битумах образуют в основном три вида углеводородных соединений: масла, смолы и асфальтены.

74

М а с л а – жидкие при обычной температуре вещества с молекулярной массой 100–500 и плотностью менее 1 г/см3. Масла обеспечивают битумам подвижность, текучесть, снижают температуру размягчения, содержатся в количе-

стве 45–60 %.

См о л ы – вязкопластичные вещества с молекулярной массой 500–1000

иплотностью около 1 г/см3. Смолы обеспечивают битумам пластичность, растяжимость, эластичность, сцепление с другими материалами, содержатся в количестве 15–30 %.

А с ф а л ь т е н ы – твердые, хрупкие, неплавкие вещества с молекулярной массой 1000–5000 и плотностью более 1 г/см3. Асфальтены придают битумам твердость, хрупкость повышают температуру размягчения, содержатся в количестве 5–30 %.

Обеспечивая в процессе производства разные соотношения между маслами, смолами и асфальтенами, получают битумы, отличающиеся по агрегатному состоянию (твердые, вязкие, жидкие) (рисунок 81) и по свойствам (вязкости,

растяжимости, температуре размягчения, температуре вспышки). Свойства битумов взаимосвязаны – чем выше вязкость битума, тем выше температура размягчения и меньше растяжимость.

а б Рисунок 81 – Битумы: а – кусок твёрдого битума110; б – жидкий битум111

10.1.4 Свойства битумов

Важнейшими свойствами битумов, характеризующими их качество, являются вязкость, пластичность, температуры размягчения и хрупкость. Кроме того, следует отметить высокую адгезию, обусловливающую способность битумов сцеплять в монолит минеральные зерна заполнителей; они способны

110http://ru.wikipedia.org/wiki/Битумы_нефтяные

111http://forexaw.com/Cont-TexHika/633

75

также придавать гидрофобные свойства материалам, обработанным битумом. Вязкость. Для характеристики вязко-

сти вязких и твердых битумов пользуются условным показателем – глубиной проника-

ния иглы 2 специального прибора – пенетрометра (рисунок 82) при температуре биту-

ма 25 °С. Поэтому величину проникания иглы в битум, или условную вязкость, называют еще пенетрацией. Чем больше глубина проникания иглы в битум, тем меньше его

вязкость. Глубина проникания измеряется в градусах на циферблате 6. Рисунок 82 – Пенетрометр112

Вязкость жидких битумов определяют в секундах по времени истечения порции битума через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра.

Растяжимость. Растяжи-

мостью битумов назы-

вают величину деформации образца-восьмерки

(рисунок 83) в момент разрыва (в сантиметрах)

при приложении к нему Рисунок 83 – Дуктилометр: 1 – образец-вось- растягивающей нагрузки. мёрка до испытания, 4 – в момент разрыва

112 promcomplekt.com/products/view.p...id%3D854

76

Растяжимость битумов опреде-
ляют на специальном приборе – дук-
тилометре (рисунок Д) при темпера-
туре битума 25 °С. Поэтому показа-
тель растяжимости битумов называют
еще	дуктильностью. При	прочих
равных	показателях свойств	битум
тем лучше, чем выше его растяжи-
мость.
Температура размягчения. За
температуру размягчения		битума
принимают температуру, при кото-
рой битум, размягчаясь, выдавлива-
ется из кольца стальным шариком и
достигает нижнего диска прибора
“кольцо и шар” (рисунок 84).			Рисунок 84 – Прибор «кольцо и
Температура размягчения характери-			шар113». На средней полке видны
зует пригодность битума для исполь-			кольца, в которые залит битум, а на
зования его в различных температур-			них – стальные шары
ных условиях.

Температура вспышки. За температуру вспышки битума принимают та-

кую температуру, при которой пары, выделяющиеся из битума, нагреваемого в открытом тигле, вспыхивают при поднесении пламени. Температуру вспышки би-

тумов определяют для установления безопасных температурных режимов их расплавления, полученияматериаловнаихоснове.

10.1.5 Классификация битумов по назначению и свойствам

По назначению нефтяные битумы делятся на строительные (БН), кровельные (БНК), и дорожные (БНД), а по основным свойствам – на марки, указываемые после буквенного обозначения.

Для строительных стандартом предусмотрено три марки твёрдых битумов, обозначаемых как БН 50/50, БН 70/30 и БН 90/10, где «БН» означают битум нефтяной, цифры числителя дроби соответствуют температуре размягчения по «К и Ш» (кольцо и шар), а знаменателя – вязкость (пенетрацию) при 25°С. Строительный битум (рисунок 85) применяют для обмазочной гидроизоляции,

113 http://prom.ua/p248626-pribor-kish-koltso-i-shar.html

77

для приклеивания гидроизоляционных и кровельных материалов.

Рисунок 85 – Битум строительный в полиэтиленовой114 и в бумажной115 упаковке

Для производства кровельных материалов (рубероид и др.) стандартом предусмотрены три марки битумов: БНК 45/180, БНК 90/40 и БНК 90/30. Числитель и знаменатель дроби означают то же, что и для строительного битума.

Для дорожного строительства стандартом предусмотрены вязкие битумы пяти марок БНД: от БНД 200/300 до БНД 40/60; и четырех марок БН – от БН 200/300 до БН-60/90, где цифры дроби указывают на допустимые для данной марки пределы изменения показателей вязкости (пенетрации) при 25°С.

Кроме твердых и вязкопластичных битумов указанных марок существуют жидкие битумы. Жидкие битумы при комнатной температуре имеют незначительную вязкость, т. е. жидкую консистенцию, и применяются в строительстве в холодном или слегка подогретом (до 50–60°С) состоянии.

Вследствие испарения летучих фракций и процессов окисления жидкие битумы постепенно загустевают. В зависимости от скорости загустевания жидкие нефтяные битумы выпускают двух классов – густеющие со средней скоро-

стью (класс С) и медленногустеющие (класс МГ). В зависимости от показате-

лей вязкости дорожные жидкие битумы классов СГ и МГ каждый делят на три марки.

114http://www.nds-1c.ru/product/bitum/

115http://www.sdvor.com/index.php?catalog

78

Рисунок 86 – перевозка жидкого битума116

10.2 Дёгти и пеки

Дегти. Среди продуктов сухой перегонки без доступа воздуха каменных и бурых углей, торфа, древесины, образуются дегти – черные, вязкие жидкости.

Пеки. После перегонки дегтей образуются твердые остатки, называемые пеками. В строительстве чаще используют каменноугольные дегти и пеки, являющиеся побочными продуктами коксохимического производства.

10.3 Свойства, обусловливающие использование битумов, дёгтей и пеков в качестве вяжущих

Особенно ценными свойствами битумов, дегтей и пеков, обусловливающими их использование для гидроизоляционных, кровельных и дорожных материалов, являются водонепроницаемость и способность прочно сцепляться с каменными материалами (бетоном, раствором, кирпичом и т.д.), деревом, металлами. Битумы долговечнее дегтей, а дегти обладают лучшим сцеплением с материалами (адгезией). Сплавлением битумов с дегтями, полимерами, девулканизированной резиной получают композиции, сочетающие в себе положительные свойства этих материалов (битумно-дегтевые, битумно-

полимерные, резинобитумные и др.).

10.4 Материалы на основе органических вяжущих

10.4.1 Мастики, эмульсии и пасты на основе битумов и дегтей

116 http://www.trucksland.ru/ru/kamaz/car/54/

79

Мастики состоят из органических вяжущих
(битумных, дегтевых, битумно-дегтевых, битумно-
полимерных, резинобитумных и др.) и тонкомолотых
наполнителей (асбест, тальк, известняк, доломит и
др.) (рисунок 87). Наполнители снижают расход вя-
жущих, повышают теплостойкость, уменьшают
хрупкость при низких температурах. В некоторых
мастиках на основе композиционных вяжущих на-
полнители могут отсутствовать.
Мастики (рисунок М) применяют в качестве кро-
вельных, гидроизоляционных и герметизирующих	Рисунок 87 – Мастика
покрытий, а также для приклеивания кровельных и	битумная117
гидроизоляционных рулонных материалов.
Мастики могут быть горячими и холодными. Горячие мастики получают

смешиванием расплавленного вяжущего с наполнителем, разливают в тару или изготавливают бруски (рисунок М). Горячие мастики перед применением подогревают до 130–180 °С. Холодные мастики получают смешиванием вяжущего с растворителем и наполнителем. Применяют при температуре воздуха выше 5 °С без подогрева, а при более низких температурах подогревают до 60–70 °С.

Эмульсии. Эмульсия – это система из двух несмешивающихся жидкостей, одна из которых находится в другой в мелкораздробленном состоянии. Для получения эмульсий готовят слабый водный раствор эмульгатора (например, олеиновая кислота + NaOH и др.), в который при интенсивном перемешивании вводят расплавленный битум или другое вяжущее. Состав эмульсий: би-

тум – 50–75 %, эмульгатор – 1 %, вода – остальное.
Эмульсии (рисунок 88) применяют в ос-
новном для гидроизоляционных и паро-
изоляционных покрытий, для приклеива-
ния некоторых гидроизоляционных мате-
риалов. Преимущества эмульсий перед
мастиками: их не нужно подогревать пе-
ред использованием и они не горят.	Рисунок 88 – битумная эмульсия	118

Пасты отличаются от эмульсий тем, что в них используются более легко-

117http://bdomstroy.ru/magazin?mode=folder&folder_id=875938

118http://www.ceresit-pro.com.ua/products-ceresit/05/04/cp-41/

80