1
Строительные материалы
Строительный материал на букву «Б»

Строительный материал битум

Термин «битум» принято использовать в следующих значениях:

  • генетическом – под понятие «природный битум» подпадают такие полезные ископаемые органического происхождения, как: газ, нефть, горный деготь, смолы, мальта, горный воск, озокерит, асфальт и т.п.;
  • аналитическом — под битумом понимают вещества, которые извлекают из горных пород с использованием органических растворителей;
  • техническом – вещества природного и искусственного происхождения, используемые для покрытия дорог, устройства гидроизоляции, приготовления мастик, лаков, праймеров и т.д.

Битум может быть как природным, так и иметь искусственное происхождение. Нефтяной битум получают на нефтеперерабатывающих заводах из нефти, которую подвергают фракционной перегонке. В результате получают светлые продукты (бензин, лигроин, керосин), смазочные масла и др. виды нефтепродуктов. Нефтяные остатки (после отбора более легких по массе фракций) используют в качестве сырья для производства нефтяных битумов. При атмосферно-вакуумной перегонки нефти получают остаточные битумы, при окислении нефтяных остатков — окисленные, при смешении остатков, образующихся при перегонке нефти, — компаундированные.

Материал имеет углеводородную основу и состоит из углерода (70-98%), водорода (1-14%), кислорода (0,3-10%), серы (0,2-10%), азота (0,1-3%). Важнейшие его свойства – способность растворяться в органических растворителях (бензин, бензол, ацетон, хлороформ), способность гореть, а также высокая адгезия (способность прилипать к различным поверхностям). В зависимости от состава и назначения битум нефтяной относят к одной трех классификационных групп:

  • жидкие – в дальнейшем подразделяются на разжиженные и остаточные;
  • вязкие;
  • твердые – в дальнейшем подразделяются на пластичные и хрупкие.

Содержание страницы:

Свойства и показатели битума

Показатель пластичности зависит от содержания маслянистых веществ, продолжительности воздействия механических нагрузок и температуры. У битумов нефтяных кровельных, ГОСТ по показателям пластичности определяется способностью материала растягиваться в тонкую нить на приборе, который называется дуктилометр. Испытание проводится при температуре нулевой и 25°C температуре. Длина нити в момент разрыва служит показателем пластичности битума.

Вязкость вещества отражает структурно-механическую основу материала. Данная характеристика является отражением композиционного состава и реакции на определенную температуру. При низких температурах показатель вязкости повышается, а при высоких – падает. На битумы нефтяные кровельные, ГОСТ метод испытаний твердых и вязких веществ, проверяют с помощью иглы.

Ее проникновение вглубь материала при определенной нагрузке, температуре и времени погружения фиксируется пентаметром. Чем меньше глубина проникновения, тем выше данный показатель. Уровень вязкости жидких материалов определяется с помощью вискозиметра, когда исследуемое вещество протекает через отверстие прибора за определенный промежуток времени.

Температура размягчения определяется на приборе «шар и кольцо». Принцип исследования состоит в том, что битумный образец помещается на латунное круглое отверстие определенного диаметра и постепенно разогревается под равномерным давлением металлического шарика до момента прикасания к нижней планке прибора. Стандартная температура размягчения находится в пределах от 20 до 95°C.

Дополнительной характеристикой теплостойкости битумного материала является температура хрупкости. Данный показатель определяется моментом появления первой трещины на материале во время одновременного сгибания и охлаждения исследуемого материала.

Температура воспламенения. При нагревании битума образуются пары, которые при контакте с открытым огнем воспламеняются. В ходе исследования на специальном приборе момент загорания паров характеризует степень его пожароопасности. Обычный показатель разогрева до момента воспламенения для твердых или вязких веществ находится за показателем в 200°C.

Для определения адгезивных свойств разработано много технологий, а также приборов. Наиболее доступным является визуальный метод. Для проверки не требуется сложных приспособлений.

Битум приклеивается к поверхности гравия, после чего кипятится в воде. Если после завершения эксперимента пленка осталась в том же положении, показатель оценивается высшей оценкой по пятибалльной шкале. Неудовлетворительная оценка адгезивности ставится в том случае, если пленка совсем не держится на предмете в процессе кипячения.

Маркировка строительных битумов

Обозначаются они двумя заглавными буквами БН и дробным числом. "БН" говорит о том, что этот битум - нефтяной. Следующее далее дробное число своим числителем показывает температуру, при которой этот битум начнёт размягчаться, знаменателем - условная твёрдость в холодном состоянии. Условная твёрдость рассчитывается на основе пенетрации, то есть проникновения стандартной иглы в битум. Поэтому, чем меньше будет число в знаменателе, тем строительный битум твёрже: каждая единица в этом показателе - это проникновение иглы (конуса) в битум на 0,1 мм. Производятся следующие марки: БН 90/10, БН 70/30, БН 50/50.

Область применения битума

В зависимости от физических свойств различают следующие направления применения битума:

  • дорожное строительство; устройство кровли;
  • гидроизоляция;
  • производство электорокабеля;
  • шино-резиновая технология;
  • аккумуляторы;
  • лакокрасочная продукция;
  • металлургия;
  • производство углебрикетов;
  • нефтепереработка.

В проведении строительных работ своими силами битум является самым востребованным материалом для гидроизоляции различных объектов, особенно погребов и подвалов.

Характеристики битума

К наиболее важным показателям качества битумов относят:

  • адгезионные свойства;
  • температуру вспышки;
  • температуру хрупкости;
  • температуру размягчения;
  • пластичность;
  • вязкость.

При повышении температуры окружающей среды вязкость битумов уменьшается и наоборот, при понижении температуры вязкость резко возрастает. При отрицательных температурах битум представляет собой хрупкое вещество.

Пластичность вещества зависит от количества содержащихся в нем масел, температуры окружающей среды и времени воздействия нагрузок.

Температура размягчения позволяет определить температуру хрупкости битума. Обычно температура размягчения находится в пределах от +20 до +95 С.

Если температура хрупкости битума низкая, то это свидетельствует о его устойчивости к влиянию морозов и высоком качестве материала.

Средняя температура вспышки битума превышает 200 С. Этот показатель является достаточно важным, поскольку позволяет оценить степень огнеопасности вещества при его нагревании.

Адгезия – также достаточно важное свойство. Она характеризует способность битума прилипать к различным поверхностям.

Состав и строение битумов

Битумы относятся к наиболее распространенным органическим вяжущим веществам.

Элементарный состав битумов колеблется в пределах: углерода 70 - 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. Химический состав битумов весьма сложен. Так, в них могут находиться предельные углеводороды от С9Н20 до С30Н62. Все многообразные соединения, образующие битум, можно свести в три группы: твердая часть, смолы и масла.

Твердая часть битума — это высокомолекулярные углеводороды и их производные с молекулярной массой 1000—5000, плотностью более 1, объединенные общим названием асфальтены”. В асфальтенах содержатся карбены, растворимые только в СCl4, и карбоиды, не растворимые в маслах и летучих растворителях. В состав битумов могут входить также твердые углеводороды — парафины.

Смолы представляют собой аморфные вещества темно-коричневого цвета с молекулярной массой 500—1000, плотностью около 1.

Масляные фракции битумов состоят из различных углеводородов с молекулярной массой 100—500, плотностью менее 1.

По своему строению битум представляет коллоидную систему, в которой диспергированы асфальтены, а дисперсионной средой являются смолы и масла. Асфальтены битума, диспергированные в виде частиц размером 18—20 мкм, являются ядрами, каждое из них окружено оболочкой убывающей плотности — от тяжелых смол к маслам.

Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: масел, смол и асфальтенов. Повышение содержания асфальтенов и смол влечет за собой возрастание твердости, температуры размягчения и хрупкости битума. Наоборот, масла, частично растворяющие смолы, делают битум мягким и легкоплавким. Снижение молекулярной массы масел и смол также повышает пластичность битума.

Парафин, содержащийся в нефтяных битумах, ухудшает их свойства, повышает хрупкость при пониженных температурах. Поэтому стремятся к тому, чтобы содержание парафина в битуме не превышало 5%.

Состав определил практические способы перевода твердых битумов в рабочее состояние: 1) нагревание до 140—170°С, размягчающее смолы и увеличивающее их растворимость в маслах; 2) растворение битума в органическом растворителе (зеленое нефтяное масло, лакойль и др.) для придания рабочей консистенции без нагрева (холодные мастики и т. п.); 3) эмульгирование и получение битумных эмульсий и паст.

Промышленная добыча битума

Вся процедура добычи ископаемых битумов и дальнейшая их переработка происходит в определённой последовательности. Добытую шахтным или же карьерным методом породу делят на органическую и минеральную части. Затем производят перевозку добытого битума до мест его непосредственной переработки, так как природный битум не представляет собой готовый товарный продукт и требует дополнительной обработки.

Добывают битум, залегающий на глубине до 90 метров, рудничным способом. На территории РФ таким методом битумнасыщенные породы добываются в Республике Коми.

Если порода залегает на глубине, превышающей 100 метров, битумсодержащую породу добывают путём бурения скважин. Добыча этим методом ведётся в Республике Татарстан.

Процесс промышленного изготовления битумов из мазута или гудрона проводится при помощи нескольких методик:

  • Методом вакуумной перегонки;
  • Деасфальтизацией материала с помощью различных растворителей;
  • В ходе окислительных процессов.

Данные методы могут быть использованы как отдельно, так и в сочетании друг с другом.

Строительный материал
Бетон Битум Брус Брусчатка
Яндекс.Метрика