Химические и экологические свойства строительных материалов

Показатель плотности материала  — это степень заполнения его  объема твердым веществом, из которого состоит данный материал. Определяют показатель плотности материала  Ρ как отношение объемной массы к плотности материала.

Плотность керамических стеновых материалов всегда меньше 100%' вследствие большего или меньшего количества пор. По плотности  можно определить пористость материала.

Пористость материала — это  степень заполнения его объема порами. Пористость Π определяют по формуле

где—  плотность, кг/м3; V — объем материала порами и пустотами, м3.

По величине пористость является дополнением  плотности до единицы или до 100%·  Показатель пористости определяют по формуле

Водопоглощение— это способность материала впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при погружении и выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала (массовое водопоглощение 

или к объему материала в сухом  состоянии (объемное водопоглощение  ). Водопоглощение вычисляют по формулам

Где — масса образца в насыщенном водой состоянии, г; -масса образца в сухом состоянии, г; V—объем образца в сухом состоянии, см3.

Керамические стеновые материалы  должны иметь водопоглощепие в пределах не менее 8%, лицевые — не менее 6% и не более 14%, а из беложгущихся глин — не более 12%.

Морозостойкость — способность  материала в насыщенном водой  состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного  снижения прочности.

Морозостойкость характеризует срок службы материала.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Черные  вяжущие: битумы и дегти

Битумы (от лат. bitumen — горная смола, нефть) — твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95—1,50 г/см³.

 

Классификация

Природные битумы — полезные ископаемые органического происхождения с  первичной углеводородной основой. К ним относятся естественные производные нефти, образующиеся при  нарушении консервации её залежей  в результате химического и биохимического окисления. По составу, зависящему от состава  исходных нефтей и условий их преобразования, условно подразделяются на несколько классов: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты и антраксолиты. Добычу проводят главным образом карьерным или шахтным способом (Битуминозные пески).

Искусственные (технические) битумы —  это остаточные продукты переработки  нефти, каменного угля и сланцев. По составу сходны с природными битумами.

 

Добыча  и переработка природных битумов

Процесс добычи и комплексной переработки  природных битумов производится в следующей последовательности:

добыча битумосодержащей породы

разделение битумосодержащей породы на органическую и минеральные части

транспортировка битума

переработка битума

 

В зависимости от условий залегания  и физических свойств сырья разработка месторождений природных битумов  осуществляется следующими способами:

карьерным и шахтным очистным, при которых породу извлекают на поверхность, где из неё экстрагируют битум растворителем или горячей водой с добавкой эмульгирующих составов

шахтным дренажным, при котором  природные битумы добываются в шахте  самотеком через систему восходящих дренажных скважин, пробуренных  из горных выработок

скважинным внутрипластовым, при  котором природные битумы добываются путем термического или иного воздействия на битумонасыщенные породы через скважины, пробуренные с поверхности

Рудничными (карьерным и шахтным) способами разрабатываются месторождения  с битумонасыщенностью вмещающих пород не менее 10% и глубиной залегания 60 — 90 метров. Коэффициент извлечения битума при этом до 85 — 90%. Примером такой добычи является Ярегское нефтяное месторождение в Республике Коми.

Скважинными способами разрабатываются  месторождения жидких природных  битумов (битуминозная нефть) с глубиной залегания, как правило, более 100 метров. При скважинных способах коэффициент  нефтеотдачи достигает в среднем 30%. В Татарстане битуминозную сверхвязкую нефть в экпериментально-показательном и пока убыточном проекте добывают на Ашальчинском месторождении. Здесь пробурено несколько пар дугообразных с выходом на дневную поверхность скважин. В паре скважины параллельны, располагаясь друг над другом на расстоянии несколько метров. Одна из скважин предназначена для закачки пара, прогревающего пласт. Другая для откачки нефти, ставшей менее вязкой под воздействием прогрева.

Природные битумы не являются сами по себе товарным продуктом, как нефть  или газ. Для получения из них  товарного продукта нужны дополнительные технологические процессы. В качестве товарного продукта переработки  природных битумов может рассматриваться  «синтетическая нефть» — вид сырья, альтернативный природной нефти. Кроме  того, являясь многокомпонентным  полезным ископаемым, природные битумы помимо углеводородов нередко содержат нафтеновые кислоты, сульфокислоты, простые  и сложные эфиры, серу, редкие цветные  металлы (ванадий, никель, рений) в кондиционных концентрациях. Минимальная концентрация ванадия в природных битумах, при которой выгодна его промышленная добыча составляет 120 г/т, а никеля — 50 г/т.

 

Свойства  и методы получения

Нефтяные битумы

Битумы твёрдых горючих ископаемых

 

Применение

Битумные лаки

Битумные материалы

 

Дёготь — жидкий продукт сухой перегонки древесины, а также твёрдого топлива — каменных и бурых углей, сланцев, торфа.

Слово дёготь происходит из индоевропейского корня *dhegti — горелое, жжёное (ср. с современным лит. degti — гореть, лит. degimo — горение).

В России дёгтем было принято называть продукт сухой перегонки берёсты (берёзовый дёготь) и осиновой коры (осиновый дёготь). Продукты же сухой  перегонки смолистой хвойной  древесины называли смолой (не путать с собственно смолами).

 

Сосновый  дёготь (смола)

Тёмная, густая и липкая жидкость, получаемая из сосны. Сосновый дёготь столетиями использовался для просмаливания  лодок, кораблей, канатов и деревянных строений. Производство смол из дерева было известно в Древней Греции и, вероятно, использовалось в Скандинавии  с железного века. В эпоху парусного  флота, начиная с 14-века, — важнейший  продукт экспорта северных стран. Швеция вывозила 13 000 бочек дёгтя в 1615 и 227 000 бочек в пиковый год 1863. Производство почти остановилось, когда деревянные суда были заменены стальными.

Сосновый дёготь получают при пиролизе древесины. До создания современных  пиролизных установок получали в специальной яме, уплотненной глиной, имеющей наклонное дно в сторону выходного отверстия. Отверстие может быть и в центре, если печь выложена из камня. Древесина расщепляется на мелкие части и плотно укладывается. Сверху плотно укрывается грязью со мхом, чтобы прекратить доступ воздуха. Дерево поджигается. Продукты пиролиза вытекают наружу через несколько часов и продолжают вытекать несколько дней. Побочными продуктами были скипидар и канифоль. Следующим шагом в технологии были стальные бочки, используемые как реактор.

 

Виды  соснового дёгтя (смолы) в России

Смола неделянка — низший сорт смолы, буро-рыжеватого цвета с большим содержанием подсмольной воды, в виде капель.

Смола икрянка (икрянистая) — сорт немногим лучше неделянки: в подсмольной воде плавает масса икряных зёрен.

Смола серянка — получается в самом начале смолокуренного производства, буроватого цвета.

Подсмолок — плохая жидкая ямная смола, идущая в большинстве случаев в переварку.

 

В зависимости от способов смолокурения, эти сорта получают ещё другие названия:

Ямная смола — добывается перегонкой смольняка в ямах плохого качества.

Мазанковая смола — печная, получаемая перегонкой смольняка в печах — «мазанках».

Котельная смола — получаемая перегонкой смоляка в котлах.

Батанная смола — добываемая благодаря усиленному мешанию (батанью)смолянистых веществ с подсмольною водой, в пропорции 5:3.

 

 За границу Россия отпускала  смолу пяти сортов:

Однорубежка — самая жидкая смола, совершенно чистая и легко стекающая со щупа.

Двурубежка или жидкая серянка — чистая, гладкая, но не икрянистая, вязкая и много гуще предыдущих сортов.

Трёхрубежка или густая — смола гуще вышеописанных и значительно мелкозернистая.

Четырёхрубежка или икрянка — густая крупнозернистая смола.

Печная смола — самая густая и самая чёрная смола.

Вязовская смола — сосновая, двух сортов:

1-й сорт — густоты патоки, красно-бурого цвета, вкус креозотный, острый, запах сильно лакричный.

2-й сорт, называемый химическим  — много гуще 1-го, без лакричного  запаха, употреблялась главным образом  в строительстве.

Вологодская смола — хвойная, двух сортов:

Паровая — видом похожа на густую патоку, немного икряниста, имеет при просвечивании красно-бурый цвет, вкус острый, креозотный, запах лакричный с привкусом касторового масла, употреблялась главным образом для просмолки, сетей, канатов, верёвок, бичевы и т. п.

Икрянка — котельная, в виде жидкого теста, очень икрянистая, почти непрозрачная, со слабым привкусом касторового масла. Употреблялась для смазки копыт у лошадей.

Тверская (красная) смола — красно-бурого цвета, с тонким смоляным запахом  и нежным вкусом. Шла главным образом  для осмолки снастей и канатов. Чем эта смола краснее, тем  она дороже.

Вышневолоцкий дёготь — это чистая сосновая, паровая, казанная смола, чёрного цвета с красновато-бурым оттенком; консистенция подсолнечного масла, запах смоляной, вкус смоляно-скипидарный. Шёл для смазки колёс.

Колёсный дёготь или чистая казанная сосновая смола без примеси берёзового дёгтя, очень густая, мутная, красновато-бурого цвета; вкус смоляно-скипидарный, запах  смоляной. Шёл для смазки колёс. Это  низший сорт дёгтя вообще.

 

Современное применение соснового дёгтя

Разбавленный водой применяется как ароматическое вещество со специфическим вкусом и запахом:

как добавка в конфеты (например, Terva Leijona) и алкоголь (Terva Viina), Финляндия

как пряность для производства продуктов  питания, например, мяса.

как аромат для сауны: смешивается  с водой, бросаемой на каменку

как компонент против перхоти в  шампуне

как компонент косметики

cмешивая дёготь с льняным маслом, получают краски для дерева.

 

Берёзовый дёготь

Дёготь, получается из берёсты при  пиролизе в горшках-ретортах. По внешнему виду — густая, маслянистая неклейкая  жидкость чёрного цвета, с голубовато-зеленоватым  или зеленовато-синим отливом  в отражённом свете, в концентрированном  виде имеет весьма специфичный запах. Вкус и запах определяют как юфтяной. Содержит в себе очень много парафина и очень мало креозота. В странах, куда экспортировался, известен как «русское масло».

 

Виды  берёзового дёгтя в России

Берестняк и дёготь-сырец — добывался в Псковской и Тульской губерниях. Это чистый берёзовый дёготь.

Осиновый дёготь — получается из осиновой коры и отличается от берёзового острым специфическим запахом.

Дёготь-перегон (половинчатый), духовая  смола, полвик, половинщик, шушмин — смесь сосновой смолы с берёстовым дёгтем. Цвет — чёрный с небольшим зеленоватым отливом, содержит большое количество креозота. Употреблялся очень широко: при выделки юфти, для колёсной смазки, при строительстве. Хороший дёготь полностью впитывается в кожу и не оставляет на ней пятен. Из-за большого содержания креозота не пригоден для жировки кож.

Коленица или коленика — это это последний выгон из подонка, плохой и грязный сорт дёгтя.

Колёсный дёготь — смесь чистого  берёзового дёгтя с хвойной смолой.

Паровой дёготь — казанный, получается перегонкой бересты в козанах и охлаждением пара в охладнике.

Каргопольский дёготь — чистый, берестяный, зеленовато-бурого цвета с лёгким синим отливом; запах и вкус юфтяной; консистенция конопляного масла. Употреблялся для кожи высшего сорта.

Финляндский дёготь — паровой, казанный половинчатый, с зеленоватым отливом  и лёгкой краснотой, мутноватый, немного  жиже каргопольского; вкус смолисто-скипидарный, запах смоляной. Употреблялся главным образом для смазки экипажных колёс в такую погоду, когда колёсный дёготь застывает на осях.

Вологодский дёготь — паровой, казанный, половинчатый, берестяный с небольшой примесью смолы, зеленовато-бурого цвета с мутным синим отливом; запах дегтярно-смолистый. Употреблялся для выделки низших сортов кож.

 

Применение  берёзового дёгтя

как колёсная смазка;

как недорогая смазка, например, деревянных деталей;

для пропитки дерева, например, шпал (см. также креозот);

использовался для защиты кожаных  изделий, прежде всего обуви (сапог);

для смазывания сбруи, чтобы она  не дубела на морозе;

в ветеринарии (лечение лишая, обработка  копыт крупного рогатого скота и  лошадей);

в медицине — как компонент мазей (например, «мази Вишневского»);

в косметике — как компонент  мыла «Дегтярное мыло»;

в химии — как сырьё для  последующей переработки;

в быту — как средство для мытья  головы и защиты кожи от гнуса (в  разбавленном виде).

 

Другие  виды дёгтя

На многих языках изначально слово  дёготь означало именно сосновый дёготь для смоления судов. В настоящее  время для пиролиза используют различные  материалы, и получаемые продукты иногда называют дёгтем. Это нефть, каменный уголь, торф. Например, битум, получаемый из нефти, или пек имеют мало общего с традиционным сосновым дёгтем.