Основные технические свойства битумов

Основные технические свойства битумов.

Битумы относятся к наиболее распространенным органическим вяжущим веществам. Элементарный состав битумов колеблется в пределах, %: углерода70 – 80, водорода 10 – 15, серы 2 – 9, кислорода 1 – 5, азота 0 – 2. эти элементы находятся в битуме в виде углеводородов и их соединений с серой, кислородом и азотом.

Физические свойства для органических веществ характерны гидрофобность, атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях, повышенная деформативность, способность размягчаться при нагревании вплоть до полного расплавления. Эти свойства обусловили применение органических вяжущих для производства кровельных, гидроизоляционных и антикоррозионных материалов, а также их широкое распространение в гидротехническом и дорожном строительстве.  Плотность битумов в зависимости от группового состава 0,8 – 1,3 г/см ;  Теплопроводность (характерна для аморфных веществ) 0,5 – 0,6 Вт/м* С;  Теплоемкость 1,8 – 1,97 кДж/кг* С;  Температурный коэффициент объемного расширения при 25 С от 5*10 до 8 ;  Устойчивость при нагревании характеризуется: потерей массы при нагревании пробы битума при 160 С в течении 5 ч (не более 1%) и температурой вспышки (230 - 240 С в зависимости от марки);  Водостойкость характеризуется содержанием водорастворимых соединений (в битуме не более 0,2 – 0,3% по массе);  Электроизоляционные свойства используют при устройстве изоляции электрокабелей. Физико-химические свойства: 1) Старение – процесс медленного изменения состава и свойств битума, 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. 2) Реологические свойства битума зависят от группового состава и строения.

Жидкие битумы со структурой типа золь ведут себя как жидкости, течение которых подчиняется закону Ньютона.

Твердые битумы со структурой типа гель, относятся к вязкоупругим материалам, так как при приложении к ним нагрузки одновременно возникает упругая (обратимая) и пластическая (необратимая) составляющие деформации.

Для описания процесса деформирования вязкоупругих тел используют реологическую модель Максвелла и др. Физико-механические свойства: Марку битума определяют твердостью, температурой размягчения и растяжимостью твердость находят по глубине проникания в битум иглы (в десятых долях миллиметра). Температуру размягчения определяют на приборе с условным названием «Кольцо и шар», помещаемом в сосуд с водой; она соответствует той температуре нагреваемой воды, при которой металлический шарик под действием собственной массы проходит через кольцо, заполненное битумом.

Растяжимость характеризуется абсолютным удлинением(см) образца битума (в виде восьмерки) при температуре 25 С, определяемым на приборе – дуктилометре. Марку битума определяют в зависимости от назначения. По назначению различают битумы строительные, кровельные и дорожные. Основные требования, предъявляемые к строительным и кровельным битумам, приведены в таблице: марка температура размягчения, не ниже, С глубина проникания иглы при 25 С 10 мм растяжимость при 25 С, не менее, см Строительные битумы БН 50/50 50 41-60 40 БН 70/30 70 21-40 3 БН 90/10 90 5-20 1 Кровельные битумы БНК 45/180 40-45 140-220 не нормируется БНК 90/40 85-95 35-45 то же БНК 90/30 85-95 25-35 » Строительные битумы применяют для изготовления асфальтовых бетонов и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, для покрытия и восстановления рулонных 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. 5. Влияние влаги на свойства древесины.

Истинная плотность древесины изменяется незначительно, т.к. древесина всех деревьев состоит в основном из одного и того же вещества – целлюлозы. С увеличением влажности плотность древесины возрастает. Свежесрубленная древесина значительно тяжелее древесины воздушно-сухой, имеющей влажность 15%. Влажность выражают обычно в % по отношению к массе сухой древесины.

В древесине различают гигроскопическую влагу, связанную в стенках клеток, и капиллярную влагу, которая свободно заполняет полости клеток и межклеточное пространство. Предел гигроскопической влажности (в среднем он составляет около 30%) соответствует полному насыщению стенок клеток древесины водой. Полная влажность древесины (считая гигроскопическую и капиллярную влагу) может значительно превышать 30%. Например, влажность свежесрубленного дерева может колебаться от 40 до 120%, а при выдерживании древесины в воде ее влажность может возрастать до 200%. При длительном нахождении влажной древесины на воздухе она постепенно высыхает и достигает равновесной влажности.

Равновесная влажность зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Для определения равновесной влажности пользуются номограммой. Равновесная влажность комнатно-сухой древесины составляет 8 – 12%. Влажность воздушно-сухой древесины после продолжительной сушки на открытом воздухе составляет 15 – 18%. Показатели свойств (плотность, прочность), полученные при испытании древесины различной влажности, для возможности сопоставления приводят к стандартной влажности, равной 12%. При необходимости численные характеристики древесины (например, предел прочности) пересчитывают к влажности 15%. Усушка, разбухание и коробление.

Колебания влажности волокон древесины влекут за собой изменение размеров и форм досок, брусьев и других изделий из древесины.

При увлажнении сухой древесины до достижения ею предела гигроскопичности стенки древесных клеток утолщаются, разбухают, что приводит к увеличению размеров и объема деревянных изделий. Свободная влага, заполняющая полости клеток, на размерах древесины не отражается. Усушка древесины происходит за счет удаления связанной влаги из стенок, т.е. если влажность древесины становится меньше предела гигроскопичности, то усушка достигает максимального значения при полном удалении влаги, содержащейся в клеточных стенках.

Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в различных направлениях неодинаково. Вдоль оси ствола (вдоль волокон) максимальная линейная усушка сравнительно невелика – около 0,1% (1 мм на 1 м), в радиальном направлении 3 – 6% (3 – 6см на 1м), а в тангенциальном – 6 – 12%(6 – 12см на 1м). При высушивании древесины от предела гигроскопичности (который характеризуется влажностью около 30%) до воздушно-сухого состояния (соответствующего 15 – 18% влажности) усушка составит примерно половину своего максимального значения.

При высушивании до комнатно-сухого состояния (т.е. влажности 8 – 10%) усушка составит три четверти максимальной. Объемную усушку У вычисляют, не учитывая продольной усушки, с точностью до 0,1% по формуле, где и – размеры поперечного сечения образца при данной начальной влажности; и - то же, в абсолютно сухом состоянии. Степень усушки древесины характеризуется коэффициентом объемной усушки, который вычисляют на 1 % влажности с точностью до 0,01% по формуле В этой формуле среднее значение предела гигроскопичности древесины различных пород принято равным 30%. Усушка и разбухание древесины вызывают коробление и растрескивание лесных материалов.

Коробление деревянных изделий является следствием разницы в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерности высыхания. Неравномерность усушки и коробление вызывают появление внутренних напряжений в древесине и растрескивание пиломатериалов и бревен.

Широкие доски коробятся больше, чем узкие, поэтому для настилки пола и столярных изделий применяют доски шириной 10 – 12см. Для предотвращения короблений и растрескивания деревянных изделий используют древесину с той равновесной влажностью, которая будет в условиях эксплуатации. Например, для столярных изделий влажность древесины не должна превышать 8 – 10%, а для наружных конструкций 15 – 18%. Чтобы защитить древесину от последующего увлажнения, ее покрывают красками, лаком и эмалями.

В круглом лесе и пиломатериалах трещины усушки образуются, в первую очередь, на торцах. Для уменьшения растрескивания торцы бревен, брусьев, досок обмазывают смесью из извести, соли и клея или другими составами. Теплопроводность сухой древесины незначительна: сосны поперек волокон – 0,17 Вт/(м С); вдоль волокон 0,34 Вт/(м С). Теплопроводность древесины зависит от ее пористости, влажности и направления потока теплоты.

Теплозащитные свойства древесины широко используются в строительстве. Электропроводность древесины от ее влажности. Древесина, используемая для электрической проводки (розетки, доски и т.п.), должна быть сухой. Электрическое сопротивление сухой древесины в среднем составляет, а сырой древесины – в десятки раз меньше.