Органические вяжущие материалы в строительной индустрии

Органические вяжущие материалы

В рецептуре большинства строительных материалов ключевыми компонентами выступают заполнитель, вода и связующее вещество. К этой категории относятся составы, которые после смешивания с жидкостью образуют пластичную массу, способную со временем твердеть и превращаться в камневидное тело. Основная функция, которую выполняют вяжущие материалы, - это надежная фиксация частиц заполнителя, что приводит к созданию монолитного элемента.

Эти компоненты находят применение в кладочных и штукатурных растворах, бетонах, а также при изготовлении силикатного кирпича и других искусственных стройматериалов. В зависимости от химического состава все связующие вещества подразделяются на две основные группы: неорганические и органические.

К первой группе относятся битумы и дегти. Их особенность заключается в том, что для перехода в рабочее состояние им требуется нагрев, расплавление или растворение в органических жидкостях. Вторая группа, включающая цемент, гипс или жидкое стекло, для активации процесса твердения требует затворения водой или водными растворами солей.

Классификация неорганических вяжущих

Неорганические, или минеральные, вяжущие материалы представляют собой обширный класс, который делится на четыре подгруппы по условиям твердения и эксплуатации.

1. Воздушные вяжущие. К ним относятся гипс и известь. Эти материалы способны набирать прочность и сохранять свои свойства исключительно на воздухе. Они легко разрушаются при контакте с водой, поэтому их применение ограничено сухими внутренними помещениями.
2. Гидравлические вяжущие. Ярким представителем является портландцемент. Они способны твердеть и сохранять прочность не только на воздухе, но и во влажной среде, образуя водостойкие соединения.
3. Кислотостойкие вяжущие. Эта группа, включающая кварцевые цементы, разработана для эксплуатации в агрессивных кислых средах. Они могут выдерживать длительное воздействие кислот без потери структурной целостности.
4. Автоклавные вяжущие. Материалы на основе извести или глиноземных композитов, которые твердеют только при специальной обработке - воздействии высокой температуры (170-300°C) и давления в автоклавах.

Характеристика органических вяжущих материалов

Применение органических связующих в строительстве имеет многовековую историю. Археологические находки свидетельствуют, что еще пять тысяч лет назад древние египтяне использовали природные смолы и битум для гидроизоляции фундаментов своих сооружений. Однако в дорожном строительстве, которое сегодня является одной из основных сфер их применения, эти материалы начали активно использоваться только во второй половине XIX века.

Виды органических вяжущих

Рассмотрим основные типы органических связующих, используемых в современной строительной практике.

• Битумы. Это твердые или смолоподобные вещества, представляющие собой сложную смесь углеводородов и их производных (соединений с серой, кислородом, азотом и металлами). По происхождению их классифицируют на природные, нефтяные (искусственные) и сланцевые. Природный битум встречается в верхних слоях земной коры и образуется из нефти в результате естественной полимеризации и испарения легких фракций. Он обладает высокой атмосферостойкостью, но встречается редко и почти не имеет запаха.

• Дегти. Это жидкости вязкой консистенции черного или бурого цвета. Их получают в процессе перегонки твердых видов топлива (например, каменного угля) без доступа воздуха. Деготь используется реже, чем битум, преимущественно в дорожном строительстве и для производства гидроизоляционных материалов. Наиболее востребованы в строительной отрасли каменноугольные дегти. Их популярность обусловлена высокой водостойкостью и морозоустойчивостью.

Температура его воспламенения варьируется от 180 до 270°C, а самовоспламенение происходит при нагреве свыше 540°C.

Ключевые свойства и области применения

Органические вяжущие материалы обладают комплексом уникальных характеристик, которые определяют их широкое применение. К основным свойствам относятся:

• Пластичность и вязкость;
• Способность размягчаться при нагревании и твердеть при охлаждении;
• Высокая водонепроницаемость;
• Отличные адгезионные (клеящие) способности;
• Хорошие электроизолирующие качества.

Благодаря этим свойствам сфера применения органических связующих весьма обширна. Они незаменимы в дорожном строительстве для создания асфальтобетонных покрытий. Технология укладки может предполагать использование битумов как в горячем, так и в холодном виде, что зависит от погодных условий и времени года. Кроме того, их активно используют в гидротехническом строительстве для создания водонепроницаемых барьеров, а также для устройства покрытий плоских кровель и полов.