Главная

Характеристики и свойства битума: краткий обзор основных качеств. Методы испытания нефтяных битумов Для чего нужен индекс пенетрации битума

Федеральное агентство по образованию Московская государственная академия тонкой химической

технологии им. М.В. Ломоносова

Кафедра технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А.Н. Башкирова

Лихтерова Н.М., Николаев А.И.

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методические указания для выполнения лабораторных работ

Москва, 2008

ББК 35.514я73 УДК 541,127:665.642

Лихтерова Н.М., Николаев А.И.

БИТУМЫ. СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методические указания для выполнения лабораторных работ М, МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008, 35с.

Пособие содержит раздел посвященный свойствам битумов, а также раздел, в котором представлены методы определения физикомеханических характеристик, определяющих эти свойства.

Предназначено для студентов 4 - 6 курсов, обучающихся по направлениям высшей инженерной школы 072000 «Стандартизация и сертификация», 250400 - «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», а также по направлению магистратуры 550808 - «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов».

Рецензент: с.н.с. ЦКП МИТХТ им. М.В. Ломоносова, к.х.н. Городский С.Н.


1. Нефтяные битумы
1.1. Свойства битумов
1.2. Сырье для производства нефтяных битумов
2. Современные отечественные нефтяные битумы
3. Экспериментальные методы определения физико-
химических характеристик нефтяных битумов
3.1. Метод определения глубины проникновения иглы
согласно ГОСТ 11501-78
3.2. Метод определения температуры размягчения по
кольцу и шару согласно ГОСТ 11506-73
3.3. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу
согласно ГОСТ 11507-78
3.4. Метод определения изменения массы после прогрева
согласно ГОСТ 18180-72
3.5. Метод определения растяжимости согласно ГОСТ 111505-75
4. Расчетные методы определения физико-механических
характеристик битумов

1. Нефтяные битумы.

Природные битумы известны человечеству уже много тысяч лет. Помимо природного происхождения битумы могут быть получены в результате переработки нефти, сланцев, торфа и углей. В XX столетии с развитием нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности возросло производство и потребление битумов получаемых на основе нефтяного сырья. Область их применения достаточно широка. Так они используются в качестве строительных и гидроизолирующих материалов при строительстве фундаментов зданий и кровель (изоляционные и кровельные битумы), связующего вещества при прокладке дорог (дорожные битумы) и т.д. Следует отметить, что для успешного применения битумов они должны обладать определенным набором свойств.

1.1. Свойства битумов. 1.1.1. Вязкость.

При высоких температурах битумы приближаются по своим свойствам к жидкости, а при низких приобретают свойства твердого тела. Для дорожных битумов вязкость как показатель эксплуатационных свойств важна в двух случаях. В период смешения битумов с минеральными материалами они должны иметь достаточно низкую вязкость, чтобы обеспечить легкость и эффективность смешения и укладки смеси в покрытие. В процессе работы дорожного покрытия битум должен обладать очень высокой вязкостью при повышенных температурах, обеспечивающей ему необходимую прочность. Поэтому вязкость является одной из основных характеристик структурномеханических свойств битумов. Вязкость битумов изменяется в широких пределах в зависимости от химического состава и температуры. Значительное влияние на вязкость битума оказывает количественное соотношение асфальтенов и масел. С увеличением количества асфальтенов вязкость повышается. Для повышения долговечности дорожного покрытия важно, чтобы вязкость битума в меньшей степени изменялась в интервале температур, при которых эксплуатируется покрытие.

Маркировочным признаком вязких дорожных битумов, косвенно определяющим их вязкость, служит показатель глубины проникания иглы (пенетрации) в битум при температуре 25 и 0°С. Чем больше содержание асфальтенов в битуме, тем меньше глубина проникновения иглы. Глубина проникания иглы косвенно характеризует такие эксплуатационные качества битума, как твердость, прочность и теплостойкость.

Маркировочным признаком жидких дорожных битумов служит показатель условной вязкости, характеризуемый временем истечения в

секундах 50 мл битума через отверстие 5 мм при температуре 60°С и определяемый с помощью стандартного вискозиметра.

1.1.2. Температура размягчения.

Температуру, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое, условно называют температурой размягчения. Температура размягчения является также условным показателем вязкости битумов при более высоких температурах. Более вязкие битумы имеют более высокую температуру размягчения. При одинаковой глубине проникания иглы битумы с более высокой температурой размягчения являются и более теплостойкими. Битумы с низкой температурой размягчения обладают низкой прочностью при повышенной температуре.

Температура размягчения зависит от состава битума. Она тем выше, чем больше отношение содержания асфальтенов к содержанию жидких компонентов битума - смол и масел.

Для качества битума большое значение имеет соотношение между показателем глубины проникания иглы и температурой размягчения. Более ценными являются битумы, у которых при данной температуре размягчения более высокий показатель глубины проникания иглы. Это означает относительно меньшую восприимчивость битумов к изменению температуры.

Таким образом, вязкость битумов оказывает существенное влияние на свойства асфальтобетонной смеси в процессе перемешивания, укладки и уплотнения, а также на строительно-технические свойства асфальтобетона. Большая вязкость битумов увеличивает прочность, водостойкость и теплостойкость асфальтобетона, но битумы с повышенной вязкостью хуже обволакивают поверхность минеральных материалов, поэтому битумы следует применять с определенной вязкостью и при определенных температурах нагрева с учетом климатических условий района строительства, вида, марки и типа асфальтобетона, категории автомобильной дороги.

Это показатель служит для эксплуатационной оценки битумов и связывает показатели температуры размягчения и глубины проникания иглы. Индекс пенетрации (И.П .) выражают в виде отвлеченного числа, определяемого по формуле:

И . П .= 1 + 30 50 А − 10

А = 2,9031− lgП

Т − 25

где П - глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм;

Т - температура размягчения, °С.

Индекс пенепрации характеризует колойдные свойства битумов, их пластические свойства и зависимость их от температуры.

По индексу пенитрации битумы разделяют на три группы:

1. битумы и ИП 2 (золь), не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пентизированные асфальтены (битумы из крекингостатков или пеки из каменноугольной смолы). Эластичность таких битумов (дуктильность при 25° С) близка к нулю;

2. битумы и ИП от -2 до +2 (золь-гель) имеются элементы для образования пространственного коагуляциононого каркаса с прослойками дисперсной среды, препятствующей старению битума (битумы для дорожного строительства);

3. битумы с ИП 2 являющимися гелями и склонны к старению. Требования современного ГОСТа 22245-90 для вязких дорожных

битумов предусматривает изменение ИП от -1 до +1.

1.1.4. Растяжимость.

Растяжимость битумов оценивается по их способности растягиваться в нить определенной длины под влиянием нагрузки.

Растяжимость битумов зависит от их температуры, группового состава и структуры. Битумы с большим содержанием смол при оптимальном содержании масел и асфальтенов имеют большую пластичность. С повышением температуры растяжимость битумов увеличивается. Битумы, имеющие большую глубину проникания иглы, имеют и большую растяжимость. С увеличением содержания в битумах твердых парафинов растяжимость битумов уменьшается.

Растяжимость битумов косвенно характеризует сцепление их с минеральными материалами. С повышением растяжимости сцепление битумов с минеральными материалами повышается, что объясняется значительным содержанием в битумах ароматических соединений и смол. Растяжимость битумов при 25° С характеризует также степень структурированности битума и тип его дисперсной структуры.

С растяжимостью битума при низких температурах тесно связано одно из важнейших свойств асфальтобетона - его деформативная способность при низких температурах эксплуатации. Недостаточная деформативная способность приводит к быстрому разрушению асфальтобетона в покрытиях появляются трещины. Повышение растяжимости битумов при отрицательных температурах - важнейшая задача исследователей и инженеров.

1.1.5. Температура хрупкости.

Низшая температура, при которой битум в данных условиях испытания теряет вязкопластические свойства и становится хрупким, называется температурой хрупкости.

Температура хрупкости является одним из важнейших показателей качества дорожных, кровельных и ряда других битумов, характеризующих работу битумосодержащих материалов при низких температурах. Желательна возможно более низкая температура хрупкости битума, так как такой битум имеет лучшие пластические свойства, а дорожное или кровельное покрытия лучше работают в условиях сурового климата и холодной погоды. Покрытия из битума с высокой температурой хрупкости при низких температурах выкрашиваются, дают трещины и быстро разрушаются.

Наличие парафино-нафтеновых и моноциклических ароматических соединений обуславливает низкую температуру хрупкости, битумов.

Величину температурного интервала между температурой размягчения и температурой хрупкости называют интервалом пластичности. Битумы с широким интервалом пластичности (более 70°С) обладают повышенной деформационной способностью, стойкостью к образованию трещин при низких температурах и стойкостью против сдвига три повышенных летних температурах. Чем больше величина температурного интервала, в котором битум находится в упруговязком состоянии, тем лучше его эксплуатационные свойства. Такой битум обычно проявляет также хорошее сцепление с поверхностью минерального материала.

1.1.6. Сцепление с поверхностью минеральных материалов

(адгезия).

Способность битумов к прочному сцеплению с поверхностью минеральных частиц предотвращает выкрашивание минерального материала из монолита дорожного покрытия и обеспечивает его морозо- и водостойкость.

Сцепление битумов с минеральным материалом зависит от свойств битумов и минеральных материалов, а также от внешних условий, в которых проводится смешение и работает дорожное покрытие.

Сцепление битумов определяется полярностью молекул компонентов смеси. В битуме значительной полярностью обладают молекулы асфальтенов и асфальтотеновых кислот и их ангидридов.

Битумы хорошо сцепляются с поверхностью минеральных материалов карбонатных и основных горных пород и плохо - с поверхностью минеральных материалов кислых (содержание SiO2 более 65%) горных пород (гранит).

Сцепление битума повышается с увеличением температуры, а наличие влаги на поверхности минерального материала резко снижает сцепление битума.

К водорастворимым соединениям относятся соединения, извлекаемые водой в виде раствора или выделяющиеся из битума в виде эмульсий. Как правило, это низкомолекулярные соединения (кислоты или щелочи) и некоторые соли органических кислот.

Наличие в битуме водорастворимых соединений приводит к тому, что при контакте битума с водой происходит экстракция этих веществ. Процесс вымывания отдельных компонентов из состава, битумного вяжущего способствует образованию микротрещин (пустот) в дорожном покрытии, что в свою очередь в зимнее время приводит к его разрушению за счет расклинивающего эффекта воды в кристаллическом состоянии. Минеральный материал при этом может обнажаться, а затем выкрашиваться из дорожного покрытия.

1.1.8. Старение.

Старением принято называть совокупность необратимых изменений химического состава, структуры и свойств битумов, происходящих при воздействии на битумы различных факторов - температуры, света, воздуха, воды, минеральных материалов и механических нагрузок.

В результате старения битумы повышают свою вязкость и хрупкость. Увеличение вязкости происходит за счет изменения группового состава битумов - смолы переходят в асфальтены, асфальтены частично превращаются в карбены и карбоиды, снижается содержание ароматических соединений. При длительном хранении битума на открытом воздухе на его поверхности в результате окисления появляются трещины, шелушение, ухудшается прилипаемость к минеральным материалам. Такие изменения физических свойств и химического состава битумов связаны преимущественно с происходящими в битумах процессами окисления и полимеризации и в меньшей степени зависят от испарения легких фракций.

Характеристикой стойкости битумов против старения (стабильности) в условиях продолжительного хранения при повышенных температурах является повышение температуры размягчения после прогрева.

Битумы с большей начальной вязкостью подвержены меньшим изменениям от действия атмосферных факторов, чем битумы с меньшей начальной вязкостью. Интенсивность старения возрастает у битумов при их нагреве в присутствии минеральных материалов, выполняющих роль катализаторов. Также на интенсивность старения битума в асфальтобетонном покрытии существенное влияние оказывает объем и структура пор асфальтобетона. Большой объем открытых

9 (сообщающихся) пор, способствующих усиленной циркуляции воздуха и воды, интенсифицирует процессы старения битума. В плотных асфальтобетонах, характеризующихся замкнутыми порами, старение битума менее интенсивно. Интенсивность старения битумов тем больше, чем тоньше слой асфальтобетона.

1.1.9. Пожаробезопасность битумов.

При нагреве битумов выделяются газообразные продукты, которые в присутствии открытого пламени могут вспыхнуть. Для предохранения битумов от возгорания при их изготовлении и применении необходимо учитывать температуры вспышки и самовоспламенения.

Температурой вспышки называют температуру, при которой газообразные продукты нагреваемого битума образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Температурой самовоспламенения называют температуру газообразных продуктов, выделяющихся из нагретого битума, которые при смешивании с воздухом после зажигания горят не менее 5 с.

На практике по величине температуры вспышки и самовоспламенения судят о пожароопасности и ожидаемых потерях от испарения битумов.

1.2. Сырье для производства нефтяных битумов.

Основным сырьем для производства битумов являются остатки вакуумной перегонки нефти - гудроны, а также побочные продукты масляного производства - асфальты деасфальтизации, то есть асфальтосмолистые вещества, осаждаемые из гудронов, как правило, жидким пропаном. Их называют также осажденными битумами. В некоторых случаях для производства битумов применяют крекинг-остатки установки термического крекинга.

Следует отметить, что для получения качественных битумов, обладающих высокой термоустойчивостью, хорошими связующими свойствами, целесообразно применять гудроны тяжелых нефтей нафтеноароматического основания, содержащие много асфальтосмолистых веществ. Однако для производства битумов в широком масштабе приходится использовать нефти массовой добычи. Так, например, была изучена возможность получения битумов из нефтей, характеристики которых представлены в таблице 1, 22 месторождений Туркменистана.

Таблица 1 Состав нефтей месторождений Туркменистана.

Месторождения нефтей

Котур - Тепе

Комсомоль

Зап. Челекен

Дагад-жик

Западное

Центральное

Восточное

Овал -Товал

Барса-Гелмес

Западный

Централ ьный

Парафина

Асфальтенов

Продолжение таблицы 1

Месторождения нефтей

Котур - Тепе

Прибалханский

Гограньдаг -

Западный

Восточный

Бурунс-кая

Монжук лы

Камыш-лыджа

Карадаш ли

Парафина

асфальтенов

Используя классификацию нефтей, разработанную институтом БашНИИНП (классификация 1), по содержанию в ней асфальтенов (А), смол (С) и парафинов (П) были получены результаты представленные в

БИТУМЫ НЕФТЯНЫЕ ДОРОЖНЫЕ ВЯЗКИЕ

Технические условия

ГОСТ
22245-90

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.91

Настоящий стандарт распространяется на вязкие дорожные нефтяные битумы, предназначенные в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных и аэродромных покрытий. Обязательные требования к качеству нефтяных дорожных вязких битумов изложены в пункте 5 таблицы 1.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Вязкие нефтяные дорожные битумы изготовляют окислением продуктов прямой перегонки нефти и селективного разделения нефтепродуктов (асфальтов деасфальтизации, экстрактов селективной очистки), а также компаундированием указанных окисленных и неокисленных продуктов или в виде остатка прямой перегонки нефти в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке. Допускается использовать крекинг-остаток в качестве компонента сырья окисления.

1.2. Характеристики

1.2.1. В зависимости от глубины проникания иглы при 25 °С вязкие дорожные нефтяные битумы изготовляют следующих марок: БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90.

Область применения битумов в дорожном строительстве - в соответствии с приложением 1.

Таблица 1

Наименование показателя

Норма для битума марки

Метод испытания

ОКП 02
5612 0115

ОКП 02
5612 0114

ОКП 02 5612 0113

ОКП 02 5612 0112

ОКП 02 5612 0111

ОКП 02
5612 0205

ОКП 02
5612 0204

ОКП 02 5612 0203

ОКП 02 5612 0202

1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм:

при 0 °С, не менее

2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже

3. Растяжимость, см, не менее

4. Температура хрупкости, °С, не выше

6. Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более

1.2.3.2. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов битумов в воздухе рабочей зоны 300 мг/м 3 - в соответствии с ГОСТ 12.1.005 . Содержание паров углеводородов в воздушной среде определяют по ГОСТ 12.1.014-84 .

1.2.3.1, 1.2.3.2. (Измененная редакция, Изм. № 1) .

1.2.3.3. Битумы являются малоопасными веществами и по степени воздействия на организм человека относятся к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007 .

1.2.3.4. При работе с битумами следует применять средства индивидуальной защиты согласно типовым отраслевым нормам, утвержденным в установленном порядке.

1.2.3.5. Помещение, в котором производится работа с битумом, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

1.2.3.6. При загорании небольших количеств битума его следует тушить песком, кошмой или пенным огнетушителем. Развившиеся пожары битума следует тушить пенной струёй.

1.3. Требования охраны природы

1.3.1. Эффективными мерами защиты природной среды является герметизация оборудования и предотвращение разливов битума.

1.3.2. Отходы производства битума (газы окисления) обезвреживают сжиганием в печи дожига.

2. ПРИЕМКА

2.1. Вязкие дорожные нефтяные битумы принимают партиями.

Партией считают любое количество битума, однородное по показателям качества и сопровождаемое одним документом о качестве.

2.3. При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей по нему проводят повторные испытания вновь отобранной пробы, взятой из той же партии.

Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию.

2.4. Растяжимость при 0 °С и изменение температуры размягчения после прогрева изготовитель определяет периодически не реже одного раза в 10 дней, температуру вспышки - не реже одного раза в месяц.

2.5. При получении неудовлетворительных результатов периодических испытаний изготовитель переводит испытания по данному показателю в категорию приемо-сдаточных до получения положительных результатов не менее чем на трех партиях подряд.

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Пробы вязких дорожных битумов - по ГОСТ 2517 . Масса объединенной пробы каждой марки битума должна быть не менее 0,5 кг.

3.2. Температуру хрупкости битумов марокБН допускается определять по номограмме (приложение 3).

3.3. Изменение температуры размягчения после прогревавычисляют как разность температур размягчения, определенныхпо ГОСТ 11506 до и после испытания на прогрев по ГОСТ 18180 .

4. МАРКИРОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

4.1. Маркировка, транспортирование и хранение битумов -по ГОСТ 1510 .

4.2. Вязкие дорожные битумы относятся к 9-му классу транспортной опасности по ГОСТ 19433-88 (подкласс 9.1, категория 9.13, классификационный шифр 9133).

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

5.1. Изготовитель гарантирует соответствие качества битумов требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий транспортирования и хранения.

Технологией производства гарантируется сцепление битумов марок БНД с эталонным мрамором по образцу № 2 по ГОСТ 11508-74 методом А.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

5.2. Гарантийный срок хранения битумов - один год со дня изготовления.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИТУМОВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Таблица 2

Дорожно-климатическая зона	Среднемесячные температуры наиболее холодного времени года, °С	Марка битума.
	Не выше - 20	БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300
	От - 10 до - 20	БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300
	От - 5 до - 10	БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300
	Не ниже + 5	БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица определения индекса пенетрации битума

Таблица 3

Температура размягчения,

Индекс пенетрации при глубине проникания иглы при 25 °С

Температура размягчения,

Индекс пенетрации при глубине проникания иглы при 25 °С

Примечание . При промежуточных значениях глубины проникания иглы при 25 °С индекс пене-грации определяют интерполяцией или по формуле

где П - глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм;

Т - температура размягчения, °С.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Обязательное

Номограмма для определения температуры хрупкости дорожных
битумов марок БН

Температура хрупкости,°С

Примечания:

1. Цифры на прямых - глубина проникания иглы при 25 °С.

2. При равном или большем 0,27, его значение необходимо брать с поправкой по графику (а).

Например:

По графику:(а) с поправкой 0,27.

На оси ординат номограммы (б) отмечают значение с поправкой 0,27 и проводят линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с линией, соответствующей. Из точки пересечения опускают перпендикуляр до пересечения сосью абсцисс, где и находят температуру хрупкости минус 19 °С.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химической и нефтеперерабатывающей промышленности СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

В. В. Фрязинов , канд. техн. наук; И. И. Шерышева; С.Л.Александрова, канд. хим. наук; И, А. Чернобривенко, Т. П. Камалова; В. М. Юмашев, канд. техн. наук; И. А. Плотникова, канд. техн. наук; Л. М. Гохман, канд. техн. наук; Е. М. Гурарий, канд. техн. наук; А. Р. Давыдова, канд. техн. наук

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12.02.90 № 191

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срока действия снято по решению Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)

7. ПЕРЕИЗДАНИЕ с Изменением № 1, утвержденным в октябре 1995 г. (ИУС 9-96)

___________________________________________________________________________

БИТУМЫ НЕФТЯНЫЕ ДОРОЖНЫЕ ВЯЗКИЕ

Технические условия

ГОСТ
22245-90

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

1996

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.91

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.2. Характеристики

Область применения битумов в дорожном строительстве - в соответствии с .

при 0 °С, не менее

2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже

3. Растяжимость, см, не менее

4. Температура хрупкости, °С, не выше

От -1,0 до +1,0

От -1,5 до + 1,0

8. (Исключен, Изм. № 1).

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2.2. По физико-химическим показателям битумы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в .

1.2.3. Требования безопасности

1.2.3.1. Вязкие дорожные нефтяные битумы являются горючими веществами с температурой вспышки выше 220 °С и минимальной температурой самовоспламенения 368 °С по ГОСТ 12.1.044-89 .

1.2.3.1, 1.2.3.2. (Измененная редакция, Изм. № 1) .

1.3. Требования охраны природы

1.3.2. Отходы производства битума (газы окисления) обезвреживают сжиганием в печи дожига.

2. ПРИЕМКА

2.1. Вязкие дорожные нефтяные битумы принимают партиями.

2.2. Объем выборки - по ГОСТ 2517.

Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию.

2.4. Растяжимость при 0 ° С и изменение температуры размягчения после прогрева изготовитель определяет периодически не реже одного раза в 10 дней, температуру вспышки - не реже одного раза в месяц.

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Пробы вязких дорожных битумов - по ГОСТ 2517. Масса объединенной пробы каждой марки битума должна быть не менее 0,5 кг.

4. МАРКИРОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

4.1. Маркировка, транспортирование и хранение битумов -по ГОСТ 1510.

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

(Измененная редакция, Изм. № 1).

5.2. Гарантийный срок хранения битумов - один год со дня изготовления.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИТУМОВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Таблица 2

Дорожно-климатическая зона	Среднемесячные температуры наиболее холодного времени года, °С	Марка битума.
	Не выше - 20	БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300
II и III	От - 10 до - 20	БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300
II , III, IV	От - 5 до - 10	БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300
IV и V	Не ниже + 5	БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица определения индекса пенетрации битума

Таблица 3

Температура размягчения,

° С

Индекс пенетрации при глубине проникания иглы при 25 °С

Температура размягчения,

Индекс пенетрации при глубине проникания иглы при 25 °С

0,5 осью абсцисс, где и находят температуру хрупкости минус 19 ° С.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химической и нефтеперерабатывающей промышленности СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12.02.90 № 191

3. ВЗАМЕН ГОСТ 22245-76

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

7. ПЕРЕИЗДАНИЕ с Изменением № 1, утвержденным в октябре 1995 г. (ИУС 9-96)

Битум применяется для различных целей с давних времен и по сей день является одним из наиболее распространенных материалов для строительства. Еще задолго до нашей эры такие знаменитые города, как Вавилон и Ассирия, использовали его в строительных целях. Он прекрасно осуществляет функцию как цементирующего, так и водоупорного основания.

Виды дорожных битумов

Этот строительный материал можно разделить на несколько отдельных групп по свойствам и техническим характеристикам. Определить все параметры можно только после исследования органического состава материала. Отдельной группой выступает дегтевый битум, так как в эту широкую группу можно определить все разновидности пеки и дегтя.

Есть такие варианты битумов:

Природный битум. Данное вещество можно найти как в жидкой, так и в затвердевшей конфигурации, однако все эти разновидности остаются в одной группе. Природные битумы нефтяные дорожные ГОСТ определяет как состоящие из органических составляющих, а также из их производных, которые классифицируются как неметаллический тип химических соединений. Такое вещество появляется только после того, как нефть обрабатывается окислительными полимерами исключительно в природных условиях и по прошествии большого количества времени. Обычно битум естественного зарождения можно в больших количествах найти исключительно в местах, где диагностированы и выявлены крупные месторождения нефти. Данный материал можно сравнить с асфальтом, хранится он в виде специфических небольших болотцев. Обычно природные битумы нефтяные дорожные, ГОСТом определяемые, встречаются очень редко, а преимущественно их находят там, где есть большое количество горных пород.
Асфальтовый порошок. Это вещество, которое захоранивается только в горных породах и имеет вид известняка при его нахождении. Когда происходит дальнейшая обработка вещества, оно извлекается, а далее действия производятся с ним такие же, как и с асфальтовым порошком.

Другие разновидности битумов

Искусственный битум. Его часто называют нефтяным, так как получить данный материал удается лишь при переработке нефти. Технология, которая работает при производстве битумов, подразумевает несколько типов данного вида: окисленные, остаточные, крекинговые.
Гудронный битум. Его первоначальное местонахождение можно определить в мазуте. Получить данный вид можно только при помощи отжимания некоторых масляных фракций из данного вещества. Гудронный битум нефтяной дорожный чаще всего выступает в качестве отличного связующего элемента, он также помогает добывать все остальные разновидности данного строительного материала.

Основные разновидности битума

БН-50/50. Размягчить его можно только после достижения температуры в 50 градусов, что не является завышенным или сложным показателем. Он является отлично прилипающим, что оценивают все ремонтные и строительные бригады, занимающиеся укладкой дорог. Если оставить данный материал на ровной поверхности, он будет постепенно растекаться, то есть оплывать, что позволяет гарантированно сделать ровный и однородный слой.
БН-70/30. Чтобы это вещество начало размягчаться, необходимо довести его температуру до 70-72 градусов, в зависимости от состава конкретного химического соединения. Он отлично прилипает к поверхности, то есть обеспечивает высокий показатель адгезии. Обычно этот материал применяется для создания гидроизоляции, то есть как нижний или верхний слой дороги. Следует помнить, что этот материал имеет предрасположенность к образованию сколов, однако если он разбивается, образуются большие куски без дополнительной пыли или мелких элементов.
БН-90/10. Довольно сложный материал, который для расплавления требует не менее 90 градусов. Обеспечивает отличную адгезию, а в готовом виде практически не проявляет чувствительности даже к относительно высоким температурам. Разбить его довольно сложно, однако при применении нагрузки, похожей на удары молотком, можно ожидать его рассыпания на осколки, поверхность которых имеет способность к поблескиванию.

Сферы применения

Битум нефтяной дорожный вязкий является практически универсальным строительным материалом, поэтому, помимо гидротехнической и промышленной сферы, смешанной с коммерцией, данное вещество часто применяется в дорожном строительстве. Обычно битумы используются не только при закладке и строительстве дорог, но и при их ремонте, поэтому потребность в таком материале практически не иссякает.

Важные отличия от других материалов

Битум нефтяной дорожный состоит из вяжущего вещества органической природы и резины, заменить которую может определенный полимер. Такой состав позволяет улучшить качество и износостойкость изделий из битума или предметов с его добавлением, а также обеспечить соответствие нормам современных технологий в строительстве.

Состав битума

Обычно битум нефтяной дорожный состав имеет простой, так как он содержит примерно одинаковые компоненты, смешанные в немного отличающихся друг от друга пропорциях. Большую часть занимают углероды, так как их в данном веществе около 75-80 %. Водород занимает значительную, но все же не первую позицию, посколько объем его равен около 10-15 % от общего состава. Так определяется доля летучей части битума нефтяного дорожного. Сера обычно присутствует, однако ее количество никогда не превышает 10 %, если состав битума соответствует основным нормам. Кислород занимает всего 5 %, однако является важным элементом. Если сравнивать строение битума с коллоидной системой, можно найти множество общих черт. Асфальтены полностью диспергированы в специально созданной среде, состоящей из смеси масла и воды.

Особенности состава

Перечисленные выше элементы всегда входят в состав, который имеют битумы нефтяные дорожные жидкие. ГОСТ определяет несколько важных свойств и характеристик этого строительного материала. Чтобы увеличить твердость битума, достаточно добавить в смесь больше асфальтенов совместно со смолой. Следует помнить, что повышение этих параметров влечет за собой повышение плотности и увеличение температуры, при которой возможно даже минимальное плавление конкретного материала.

Особенности битума

Когда рассматриваются битумы нефтяные дорожные, технические характеристики предусматривают повышенное содержание разнообразных веществ маслянистой природы. Данный элемент сильнее разжижается и становится мягким во всех отношениях. Его можно легко расплавить, используя даже меньшую температуру, чем указано в характеристиках конкретной марки, к которой относятся битумы нефтяные дорожные. ГОСТ 22245-90 определяет, что содержание масла совместно со смолой в битуме обязательно корректируется до среднего уровня. Если данным параметром пренебрегли или осуществление коррекции невозможно, следует ожидать, что материал станет менее прочным и будет лучше плавиться.

Определение технических характеристик

Следует помнить, что степень вязкости можно определить по минимальной температуре, при которой происходит плавление битума. Если увеличить температуру, вязкость практически сразу повысится. Когда градусы уменьшаются, материал заметно твердеет, становится менее пластичным. Если температура опустилась до нуля или наблюдаются минусовые отметки, битумы нефтяные дорожные вязкие ГОСТ определяет как имеющие возможную хрупкость, поэтому при выборе материала для производства дороги следует проявлять особую внимательность.

Главные преимущества

Битум имеет одно важное и во многом положительное свойство. Он не способен растворяться в воде. Следует учитывать, что битумы нефтяные дорожные жидкие ГОСТ определяет как подлежащие полному или частичному растворению в веществах, имеющих кислотную природу. Также битум не отличается высокой теплоемкостью, поэтому для утепления он не подходит. В качестве изоляционного материала его используют только для отграничения конструкции от влаги. Если принимать во внимание сертификат соответствия, битум нефтяной дорожный должен иметь консистенцию с показателем плотности не менее 1,5 г/см куб. Когда высчитывается суммарная масса битума, на 1 л вещества допустимо значение плотности в 1 кг/м куб. Этот факт предопределяет особенности, которыми обладают битумы нефтяные дорожные вязкие.

ГОСТ предусматривает, что битумы отличаются широким перечнем положительных особенностей и важных свойств. Качественный битум должен обладать гидрофобностью, не растворяться в жидкости, если в ней нет химических реагентов, размягчаться и становиться более вязким при изменении окружающей температуры. Среди связующих материалов в строительной сфере битум нефтяной дорожный занимает неоспоримое первое место. Если выбрать качественный его вид, можно применить его с максимальной эффективностью для строительства массивных дорог, а также их ремонта, предусматривающего долговечный положительный результат.

Определение битума, свойства битума, применение битума

Информация об определении битума, свойства битума, применение битума

1. Свойства

2. Методы испытания и соответствующие виды классификаций

Пенетрация

Температура размягчения

Температура хрупкости

Дуктильность

Вязкость

Реология битумов

Растворимость

- Дорожный

- Строительный

Кровельный

- Изоляционный

- Хрупкие

Битум для заливочных аккумуляторных мастик

4. Промышленное производство

Способы

Технология

5. Битумы нефтяные, состав, структура и свойства

6. Битумы твердых горючих ископаемых

7. Природные битумы

8. Битумные лаки

9. Как и чем удалить битум с лакокрасочного покрытия кузова автомобиля

10. Битум в окружающей среде

Битумы это (от лат. bitumen - горная смола) - 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.

Свойства

Свойства битумов зависят от способов производства, качества сырья (природы перерабатываемой нефти), а также от параметров процесса термолиза – температуры, давления, продолжительности. Получение высококачественных битумов из нефтей разной природы (компонентый состав) возможно при правильном определении не только вклада того или иного процесса в общую технологическую схему производства, но и последовательности их проведения.

Битум - это продукт черного цвета с плотностью около единицы, с низкой тепло- и электропроводностью. Он прекрасно противостоит воздействию различных химических реагентов, водо- и газонепроницаем, устойчив к действию различных видов радиации и длительному тепловому воз действию. Именно такие ценные качества битумов в сочетании с низкой стоимостью и массовым производством сделали их незаменимыми во многих областях хозяйства.

Будучи веществом аморфным, битум не имеет температуры плавления. Переход от твердого состояния к жидкому характеризуется температурой размягчения, которая обычно определяется по методу «кольца и шара». Твердость битумов оценивается путем измерения пенетрации, а пластичность - растяжимостью (дуктильностью).

Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95-1,50 г/см3.

Как будет подробно рассмотрено ниже, нефтяные битумы по способу производства делятся на остаточные, окисленные и компаундированные. Остаточные битумы – мягкие легкоплавкие продукты, окисленные – эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства.

Методы испытания и соответствующие виды классификаций

Для классификации товарных битумов по сортам в зависимости от их качества разработаны и применяются различные методы испытания. Эти методы утверждены стандартами разных стран.

Целью общепринятых методов испытания качества битумов является определение их консистенции, чистоты и теплостойкости. Для определения консистенции предложено много методов, позволяющих установить ее зависимость от вязкости. Битумы характеризуют и сравнивают по степени текучести при определенной температуре или по температуре определения некоторых свойств.

К таким показателям, характеризующим свойства твердых битумов, относятся глубина проникания стандартной иглы (пенетрация), температура размягчения, растяжимость в нить (дуктильность), температура хрупкости. Эти исследования, строго говоря, не эквивалентны прямому определению вязкости, но находят широкое практическое применение, потому что позволяют быстро характеризовать консистенцию битума. К основным показателям, характеризующим свойства битумов, можно также отнести адгезию, поверхностное натяжение на границе раздела фаз, когезию, тепловые, оптические и диэлектрические свойства. К числу сопоставимых показателей, кроме того, можно отнести потерю массы при нагревании и изменение пенетрации после него, растворимость в органических растворителях, зольность, температуру вспышки, плотность, реологические свойства.

Природные битумы - это составная часть горючих ископаемых. К ним относятся естественные производные нефти, образующиеся при нарушении консервации её залежей в результате химического и биохимического окисления, например асфальты, кериты, мальты, озокериты и др. 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.

Битум с давних пор является одним из наиболее известных инженерно-строительных материалов. Его адгезионные и гидрофобные свойства использовались уже на заре цивилизации.

Некоторые показатели определяют как для исходного битума, так и для битума после прогрева, который имитирует процесс старения. Стандартами задаются определённые значения показателей качества, что отражает оптимальный состав битума. Этот состав может быть различным для разных областей применения битумов.

Пенетрация

Пенетрация - показатель, характеризующий глубину проникания тела стандартной формы в полужидкие и полутвердые продукты при определенном режиме, обусловливающем способность этого тела проникать в продукт, а продукта - оказывать сопротивление этому прониканию. Пенетрацию определяют пенетрометром, устройство которого и методика испытания даны в ГОСТ 11501-78; за единицу пенетрации принята глубина проникания иглы на 0,1 мм. Пенетрация дорожных нефтяных битумов различных марок при 25 °С, нагрузке 100 Г, в течение 5 сек составляет 40-300*0,1 мм, а при 0 °С, нагрузке 200 Г, в течение 60 сек- от 13 до 50*0,1 мм. Таким образом, в зависимости от температуры, нагрузки и длительности проникания иглы значение пенетрации существенно изменяется. Поэтому условия ее определения заранее оговаривают. Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации - температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Получить битумы с высокой теплостойкостью можно соответствующим подбором сырья, технологического способа и режима производства.

Температура размягчения

Температура размягчения битумов - это температура, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое. Методика определения температуры размягчения условна и научно не обоснована, но широко применяется на практике. Испытание проводят по ГОСТ 11506-73 методом «кольцо и шар» (КиШ), а также иногда методом Кремер - Сарнова.

Индекс пенетрации - показатель, характеризующий степень коллоидности битума или отклонение его состояния от чисто вязкостного. По индексу пенетрации битумы делят на три группы.

1) Битумы с индексом пенетрации менее -2, не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пептизированные асфальтены (битумы из крекинг-остатков и пеки из каменноугольных смол). Эластичность таких битумов очень мала или практически равна нулю.

2) Битумы с индексом пенетрации от - 2 до +2 (остаточные и малоокисленные).

3) Битумы с индексом пенетрации более +2 имеют значительную эластичность и резко выраженные коллоидные свойства гелей. Это окисленные битумы с высокой растяжимостью.

Температура хрупкости

Температура хрупкости - это температура, при которой материал разрушается под действием кратковременно приложенной нагрузки. По Фраасу - это температура, при которой модуль упругости битума при длительности загружения 11 сек для всех битумов одинаков и равен 1100 кГ/см2 (1,0787-108 н/м2). Температура хрупкости характеризует поведение битума в дорожном покрытии: чем она ниже, тем выше качество дорожного битума. Окисленные битумы имеют более низкую температуру хрупкости, чем другие битумы той же пенетрации.

Температура хрупкости дорожных битумов обычно колеблется в пределах от -2 до - 30 °С. Для ее определения применяют метод, описанный в ГОСТ 11507-78 с дополнением по п. 3.2.

Дуктильность

Растяжимость (дуктилъностъ) битума характеризуется расстоянием, на которое его можно вытянуть в нить до разрыва. Этот показатель косвенно характеризует также прилипаемость битума и связан с природой его компонентов. Дорожные нефтяные битумы имеют высокую растяжимость - более 40 см. Повышение растяжимости битумов не всегда соответствует улучшению их свойств. По показателю растяжимости нельзя судить о качестве дорожных битумов, так как условия испытания (растяжение со скоростью 5 см/мин) отличаются от условий работы битума в дорожном покрытии.

Растяжимость битумов при 25 °С имеет максимальное значение, отвечающее их переходу от состояния ньютоновской жидкости к структурированной. Чем больше битум отклоняется от ньютоновского течения, тем меньше его растяжимость при 25°С, но достаточно высока при 0°С. Битум должен обладать повышенной растяжимостью при низких температурах (0 и 15°С) и умеренной при 25°С.

Методика и устройство прибора для определения растяжимости битумов приведены в ГОСТ 11505-75.

Вязкость

Вязкость битумов более полно характеризует их консистенцию при различных температурах применения по сравнению с эмпирическими показателями, такими, как пенетрация и температура размягчения. Ее легко и в более короткий срок можно измерить при любой требуемой температуре производства и применения битума. Желательно, чтобы битум при прочих равных показателях обладал наибольшей вязкостью при максимальной тем пературе применения и имел как можно более пологую вязкостно-температурную кривую. При температуре ниже 40 °С битум подобен твердообразным системам, при температурах от 40 до 140 °С - структурированным жидкостям, при температуре выше 140 °С - истинным жидкостям. Битумы ведут себя как истинная жидкость, когда их вязкость понижается до 102- 103пз.

Вязкость битумов определяют в вискозиметрах Энглера, Сейболта и Фурола, методом падающего шара, в капилляре Фенске, на ротационном вискозиметре, реовискозиметре, консистометре и др.

Дорожные битумы разделяют на вязкие и жидкие.

Вязкие битумы используют в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных покрытий. Основное количество таких битумов вырабатывается в России в соответсвии с ГОСТ 22245-90.

Жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожного строительства. В соответствии с ГОСТ 11955-82 их получают смешением вязких битумов БНД с дистиллятными фракциями - разжижителями. После укладки покрытия разжижитель постепенно испаряется.

Реология битумов

Реология (от греч. rheos - течение, поток), наука о деформациях и текучести вещества. Реология рассматривает процессы, связанные с необратимыми остаточными деформациями и течением разнообразных вязких и пластических материалов (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также явления релаксации напряжений, упругого последействия и т.д.

Реология битумов изучена недостаточно. Основными показа телями, определяемыми при исследовании реологических свойств битумов в диапазоне температур приготовления и укладки смеси, а также эксплуатации покрытия, являются вязкость и деформативные характеристики битума (модуль упругости, модуль деформациии др.). Поведение битума под действием внешних деформирующих сил определяется комплексом механических свойств, к которым относятся вязкость, упругость, пластичность, хрупкость, усталость, ползучесть, прочность. Каждое свойство зависит от температуры и характера напряженного состояния и связанно с межмолекулярными взаимодействиями и наличием структуры. Реологические свойства не должны значительно изменяться при нагреве битума в битумных котлах, приготовлении и укладке смеси и в течение длительного времени службы.

По реологическим свойствам битумы делятся на три типа:

1) вещества, течение которых под действием постоянного напряжения сдвига подчиняется закону Ньютона, когда напряжение снимают, наступает состояние неэластичной упругости. Сюда можно отнести вязкие неколлоидные жидкости, неэластичные или слабоэластичные золи.

2) Вещества, у которых при постоянном напряжении сдвига скорость сдвига после начала деформации снижается и через некоторое время становится почти постоянной, когда напряжение снимают, эластичность частично восстанавливается, коллоидное состояние биту мов этого типа золь-гель.

3) При постоянном напряжении сдвига в начале деформации скорость течения снижается до минимума, а затем повышается, если приложенное напряжение сдвига больше некоторого определенного значения, после того как напряжение снято, упругость восстанавливается, битумы этого типа имеют структуру геля.

Растворимость

В основе большинства существующих методов анализа битумов лежит различие в растворимости их компонентов в ряде органических растворителей. Впервые деление, основанное на этом принципе, предложил Ричардсон, раз деливший битумы на растворимые в бензине мальтены и нерастворимые в этом растворителе асфальтены. Впоследствии Маркуон с помощью адсорбции на фуллеровой земле разделил мальтены на масла и смолы. В основном эта методика сохранилась и до настоящего времени, но появилось большое количество ее разновидностей, позволяющих получить более узкие, но менее представительные фракции.

Применение и требования к качеству

Применение битума как одного из наиболее известных инженерно-строительных материалов основано на его адгезионных и гидрофобных свойствах. Область применения битума достаточно широка: он применяется при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов, в резиновой промышленности, в лакокрасочной и кабельной промышленности, при строительстве зданий и сооружений и т.д. Кровельные битумы применяют для производства кровельных материалов. Их разделяют на пропиточные и покровные (соответственно для пропитки основы и получения покровного слоя). Изоляционные битумы используют для изоляции трубопроводов с целью защиты их от коррозии.

В настоящее время области использования чрезвычайно широки. Достаточно назвать:

дорожное строительство,

изготовление кровельных материалов,

применение в лакокрасочной и кабельной промышленности,

строительство зданий и сооружений, прокладку трубопроводов и др.

Основным сырьем для производства являются остаточные продукты нефтепереработки: гудроны, асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки масляных фракций. Использование природного битума крайне незначительно.

Главным же потребителем битума является дорожное строительство (около 90 %), в первую очередь, из-за того, что нефтяной битум является самым дешевым и наиболее универсальным материалом для применения в качестве вяжущего при устройстве дорожных покрытий. Использование битумов в дорожном строительстве позволяет покрытию дорог выдерживать повышенные статические и динамические нагрузки в широком интервале температур при сохранении длительной жизнеспособности и погодоустойчивости.

Вязкие битумы, применяемые в дорожном покрытии, используются как вяжущее между каменными материалами. Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества. При строительстве и ремонте дорог битум может быть разжижен растворителем (керосиновая фракция). Разжиженные битумы разделяются на быстро-, средне- и медленно затвердевающие марки. Для предварительной обработки поверхностей применяют битумные эмульсии, которые готовят с применением коллоидных мельниц, добавляя к битуму воду и эмульгаторы.

Более подробно рассмотрим битумы различного назначения.

Дорожный

Качество дорожного битума в основном определяет долговечность дорожных покрытий. Появление трещин на дорожном покрытии означает, что оно на 85% исчерпало срок службы. Установлено, что показатель «температура хрупкости» битума характеризует время до начала интенсивного трещинообразования дорожного полотна, так как его определение показывает наиболее опасное состояние дорожного покрытия при резких перепадах температур в зимнее время. Соотношение физико-химических показателей битумов БНД обеспечивает дорожному покрытию наибольшую сдвигоустойчивость, трещиностойкость, длительную водо- и морозостойкость.

Строительный

Битумы строительных марок БН, применяемые для гидроизоляции фундаментов зданий, отличаются малой пенетрацией и дуктильностью и высокой температурой размягчения (от 37 до 105 0С), т.е. они тугоплавкие и твёрдые. Строительный битум нормируется по ГОСТ 6617 – 76

Строительный битум – это сложная смесь углеводородов и гетероорганических соединений разнообразного строения. Особая структура вещества, придает ему важные свойства, способствующие эффективному использованию в самых различных областях строительства.

Строительный битумы БН 90/10 и БН 70/30 находят применение в таких процессах, как гидроизоляция бетонных сооружений и фундаментов, трубопроводов различного назначения, предварительное огрунтование оснований под мягкую кровлю, кроме того, эти марки активно используется в процессе изготовления битумных лаков, битумных мастик, битумного праймера, гидростеклоизола и некоторых других строительных материалов.

Битум строительный (в т.ч. битум строительный БН 90/10) является одним из наиболее известных и важных строительных материалов. Благодаря своим адгезионным и гидрофобным свойствам строительный битум находит широкое применение в дорожном строительстве, изготовлении кровельных материалов, прокладке трубопроводов, при битумной гидроизоляции фундаментов зданий и сооружений. Битум строительный (в т.ч. битум БН 90/10) представляет собой сложную смесь углеводородов и гетероорганических соединений разнообразного строения, в основном не выкипающую при температурах перегонки нефти. Определение всех составляющих битум соединений невозможно. Групповой состав битума предопределяет его коллоидную структуру и реологическое поведение и тем самым - технические свойства, которые характеризуются условными показателями качества, определяемыми в стандартных условиях. Среди этих показателей важнейшие: пенетрация (глубина проникания иглы в битум), температуры размягчения и хрупкости, дуктильность (растяжимость) - способность битума растягиваться в нить. Некоторые показатели определяют как для исходного битума, так и для битума после прогрева, который имитирует процесс старения. Стандартами задаются определенные значения показателей качества, что отражает оптимальный состав битума. Этот состав может быть различным для разных областей применения битумов: от гидроизоляции битумной до ремонта и устройства кровли.

Известны следующие виды битума:

Битум строительный ГОСТ 6617-76 БН 70/30, БН 90/10;

Битум изоляционный ГОСТ 9812-74 БНИ-IV, БНИ-V;

Битум кровельный ГОСТ 9548-74 БНК-45/190, БНК-90/130;

Битум дорожный ГОСТ 22245-90, БНД 90/130, БНД 60/90.

Дорожные битумы разделяют на вязкие и жидкие. Вязкие битумы используют в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных покрытий. Основное количество таких битумов вырабатывается в соответствии с ГОСТ 22245-90.

В соответствии с ГОСТ 22245-90 вырабатываются вязкие строительные битумы двух типов: БНД и БН. Все строительные битумы маркируются по пенетрации при 25 °С. При равной пенетрации при 25 °С битумы БНД имеют более высокую температуру размягчения, более низкую температуру хрупкости и большие значения пенетрации при 0 °С, чем битумы БН (строительный битум БН 90/10, БН 70/30). В то же время для битумов БНД устанавливаются требования по дуктильности при 0 °С, а требования по дуктильности при 25 °С менее строгие в сравнении с битумами БН (строительный битум БН 90/10, БН 70/30) . Требования к термостабильности битумов БНД более жесткие. Рекомендации по применению зависят от типа строительных битумов и их пенетрации при 25 °С. В первой дорожно-климатической зоне при среднемесячной температуре наиболее холодного времени года не выше -20 °С рекомендуется использовать битумы БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130; во второй и третьей зонах при температуре в пределах -10...-20 °С - битумы БНД 200/300, БНД130/200,БНД90/130, БНД 60/90; во второй, третьей и четвертой зонах при температуре -5...-10 °С - битумы БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60; в четвертой и пятой климатических зонах при температуре не ниже 5 °С - битумы БН 90/130, БН 60/90, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60. Жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожного строительства. В соответствии с ГОСТ 11955-82 их получают смешением вязких битумов БНД с дистиллятными фракциями - разжижителями. После укладки покрытия разжижитель постепенно испаряется. Применение жидких дорожных битумов не соответствует современным требованиям к энергосбережению и защите окружающей среды. Кроме того, низкая температура вспышки предопределяет их пожароопасность. Битум строительный БН 90/10 применяют при выполнении различных строительных работ, в частности для битумной гидроизоляции фундаментов зданий.

Битум строительный (битум БН 90/10, БН 70/30) используется для битумной гидроизоляции бетонных сооружений; для битумной гидроизоляции фундаментов; для предварительного огрунтования основания под мягкую кровлю. Также битум строительный (битум БН 90/10, БН 70/30) применяется для изготовления битумных мастик, праймера битумного, гидростеклоизола и др.

Битум строительный (битум БН 90/10, БН 70/30) выпускается в брикетах по 25 кг. Некоторые производители битума строительного (битум БН 90/10, БН 70/30) выпускают битум строительный (битум БН 90/10, БН 70/30) в барабанах по 25-50кг.

Гидроизоляция битумная наиболее дешевая из всех видов гидроизоляций бетона и фундаментов. Битумная гидроизоляция – это расплавленный битум БН 90/10 (битум БН 70/30) нанесенный на поверхность бетона (фундамента). Возможно добавление в битум БН 90/10 (битум БН 70/30) растворителей Уайт-спирит, нефрас, либо керосин (бензин). Гидроизоляция битумная с применением открытого огня возможна только в местах, где это разрешено правилами пожарной безопасности; в иных случаях для битумной гидроизоляции следует использовать битум БН 90/10, БН 70/30 и растворители указанные выше. Также для гидроизоляции битумной возможно использование готовой к применению битумной мастики, уже содержащей растворитель (безогневой вид битумной гидроизоляции). Такой вид битумной гидроизоляции дороже, но по затрате времени намного экономичнее. Возможна как внутренняя, так и внешняя битумная гидроизоляция. Выбор гидроизоляции (будь то гидроизоляция битумная, гидроизоляция рулонными наплавляемыми материалами или гидроизоляция сухими смесями) зависит только от индивидуальных вкусов.

Кровельный

Примерно такие же показатели качества установлены и для кровельных битумов БНК, но для них нормируется ещё и температура хрупкости. Их используют как пропиточные (для получения толя и рубероида) и для покрытия крыш.

Изоляционный

Изоляционные битумы БНИ применяются для изоляции трубопроводов с целью предотвращения их от коррозии. При малой пенетрации и малой дуктильности они должны быть достаточно тукоплавкими (особенно для аккумуляторных мастик). Кроме того, для мастик нормируется растворимость в толуоле или в хлороформе (не менее 99,5 %, т.е. почти полная растворимость).

Хрупкие

Существуют две марки хрупких битумов, которые размягчаются при 100 – 110 0С и 125 – 135 0С, имеют мизерную пенетрацию и более жёсткие нормы по растворимости. Они используются в лакокрасочной, шинной и электротехнической промышленности

Битум для заливочных аккумуляторных мастик

Ниже приведена характеристика битума для заливочных аккумуляторных мастик по ГОСТ 8771 – 76:

Температура размягчения, 0С - 105 – 115

Пенетрация при 25 0С, 0,1 мм - 10 – 16

Дуктильность при 25 0С, см, не менее 1

Растворимость в толуоле или хлороформе, %, не менее 99,50

Изменение массы после прогрева, %, не более 0,50

Температура вспышки, 0С, не ниже 260

Индекс пенетрации, не менее 4

Промышленное производство

Производство нефтяных разновидностей битума осуществляется:

продувкой гудронов воздухом

перегонкой мазутов с глубоким отбором дистиллятов

деасфальтизацией гудронов пропаном.

Широко применяется также компаундирование продуктов различных процессов. Основным процессом производства в странах СНГ является окисление - продувка гудронов воздухом.

В соответствии со способами производства марки разделяют на окисленные, остаточные, осажденные и компаундированные. Классифицируют битумы и по областям применения.

В настоящее время основную массу производимых марок на постсоветском пространстве составляют:

Битум нефтяной дорожный жидкий (ГОСТ 11955-82)

Битум нефтяной строительный (ГОСТ 6617-76)

Пожалуй, одним из универсальных строительных материалов, который применяется в самых различных сферах строительства и используется на разных этапах

возведения новых построек, является строительный битум. Его применение стало

практически традицией и важным элементом всего строительного процесса. Поэтому сфера его использования сегодня является настолько широкой

Способы

Производство нефтяных битумов является одним из термических процессов нефтепереработки. Основные параметры термических процессов, влияющие на ассортимент, материальный баланс и качество получаемых продуктов, - качество сырья, давление, температура и продолжительность термолиза (термического процесса).

Основным сырьём для производства битума в нашей стране являются остаточные продукты нефтепереработки: гудроны, асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки масляных фракций и др.

Различают три основных способа получения нефтяных битумов.

Концентрированием нефтяных остатков путём перегонки их в вакууме получают остаточные битумы. Для получения остаточных битумов может быть использовано только сырьё с большим содержанием асфальтосмолистых веществ, которые в достаточном количестве присутствуют в тяжёлых высокосмолистых сернистых нефтях. В процессах вакуумной перегонки и деасфальтизации получают остаточные и осаждённые битумы. Главное назначение этих процессов – извлечение дистиллятных фракций для выработки моторных топлив – в случае первого, подготовка сырья для производства базовых масел (начальный этап) – в случае второго. В то же время побочные продукты этих процессов – гудрон перегонки и асфальт деасфальтизации – соответствуют требованиям по сырью в производстве битумов или их используют в качестве сырья в производстве окисленных битумов.

Окислением кислородом воздуха различных нефтяных остатков и их композиций при температуре 180 – 300 0С (окисленные битумы). Окисление воздухом позволяет существенно увеличить содержание асфальтосмолистых веществ, наиболее желательного компонента в составе битумов. Для производства окисленных битумов БашНИИНП предложено классифицировать нефти по содержанию (%, мас.) в них асфальтенов (А), смол (С) и твёрдых парафинов (П). Нефть считается пригодной для производства окисленных битумов, если выполняется условие: Основным процессом производства битумов является окисление – продувка гудронов воздухом. Окисленные битумы получают в аппаратах периодического и непрерывного действия. Последние более экономичные и простые в обслуживании. Принцип получения окисленных битумов основан на реакциях уплотнения при повышенных температурах в присутствии воздуха, приводящих к увеличению концентрации асфальтенов, способствующих повышению температуры размягчения битумов, и смол, улучшающих адгезионные и эластичные свойства товарного продукта. Аппараты, используемые в производстве битумов – трубчатые реактора или окислительные колонны. При получении строительных битумов предпочтительны первые, дорожных – вторые.

Смешением различных окисленных и остаточных битумов, а также нефтяных остатков и дистиллятов между собой получают компаундированные битумы.

Остаточные битумы – мягкие легкоплавкие продукты, окисленные – эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства.

Технология

Остаточные битумы вырабатывают из мазутов с высокой концентрацией асфальтосмолистых веществ вакуумной перегонкой как остаток этой перегонки. Напомним, что мазут является остатком от атмосферной перегонки нефти.

Более подробно остановимся на окислении гудронов или остаточных битумов кислородом воздуха. Основными параметрами процесса являются температура, расход воздуха и давление.

Чем выше температура, тем быстрее протекает процесс окисления, но при слишком высокой температуре ускоряется образование карбенов и карбоидов, которые предают битумам нежелательную повышенную хрупкость. Обычно температуру поддерживают на уровне 250 – 280 0С.

Чем больше расход воздуха, тем меньше требуется времени на окисление. При чрезмерно большом расходе воздуха температура в окислительной колонне может возрасти выше допустимой. Поэтому расход воздуха является основным регулирующим параметром для поддержания нужной температуры. Общий расход воздуха зависит от химического состава сырья и качества получаемого битума и составляет от 50 до 400 м3 / т битума.

Давление в зоне реакции при его повышении интенсифицирует процесс, и качество окисленного битума улучшается. В частности, повышается пенетрация битума при неизменной температуре размягчения. Обычно давление колеблется от 0,3 до 0,8 МПа.

Основным аппаратом является окислительная колонна диаметром 3400 мм и высотой 21 500 мм.

Технологический режим процесса следующий:

температура, 0С:

сырья на выходе из печи 180 – 250

в окислительной колонне, не выше 290

битума на выходе из холодильника 170 – 200

налива битума в цистерны 170 – 180

давление в окислительной колонне, МПа 0,3 – 08

расход воздуха, м3 / т битума 50 – 400

тепловой эффект процесса, кДж / кг битума 168 – 502

продуктах окисления, % 3 -11

Наконец, третий способ получения битумов – это компаундирование. Способ этот является завершающей стадией получения битумов и использует в качестве компонентов как битумы, полученные в виде остатков вакуумной перегонки, так и окисленные битумы. Кроме того, одними из важных компонентов компаундов являются экстракты селективной очистки дистиллятных масел и деасфальтизаты, так как, являясь концентратом полициклической многокольчатой ароматики, они придают битуму эластичность и хорошую растяжимость.

Технологический режим такой установки:

температура, 0С:

сырья на входе в установку 100 – 120

окисления в реакторах 260

битума после холодильников 170

давление, МПа:

воздуха на входе в смесители 0,9

смеси на входе в реактора 0,8

расход воздуха, м3 / м3 продукта 100 – 150

отношение рециркулят: сырьё 6: 1

Мощность установок производства битума – от 120 до 500 тыс. т / год.

Битумы нефтяные, состав, структура и свойства

Нефтяные битумы представляют собой твердые, вязкопластичные или жидкие продукты переработки нефти. По химическому составу битумы - сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных азота, кислорода и серы, полностью растворимые в сероуглероде. Для исследования битумов их разделяют на основные группы углеводородов (близкие по свойствам) - масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.

Масла - смесь циклических углеводородов (в основном нафтенового ряда) светло-желтой окраски с плотностью менее 1 и молекулярной массой 300...500; повышенное содержание масел в битумах придает им подвижность, текучесть. Количество масел в битумах колеблется в пределах 45...60%.

Смолы - вязкопластичные вещества темно-коричневого цвета с плотностью около 1 и молекулярной массой до 1000. Смолы имеют более сложный состав углеводородов, нежели масла. Они состоят в основном из кислородных гетероциклических соединений нейтрального характера и придают битумам большую тягучесть и эластичность. Содержание смол 15.,30%.

Асфальтены и их модификации (карбены и карбоиды) - твердые, неплавкие вещества с плотностью несколько больше 1 и молекулярной массой 1000...5000 и более. Эта группа углеводородов является существенной составной частью битумов. Повышенное содержание асфальтенов в битуме определяет его высокие вязкость и температурную устойчивость. Общее содержание асфальтенов в различных битумах составляет 5...30% и более.

Карбены и карбоиды встречаются в битумах сравнительно редко в малом количестве (1...2%) и способствуют повышению хрупкости битума.

Асфальтовые кислоты и их ангидриды - вещества коричневатого цвета смолистой консистенции с плотностью более 1. Они относятся к группе полинафтеновых кислот и могут быть не только вязкими, но и твердыми. Асфальтогеновые кислоты являются поверхностно-активной частью битума и способствуют повышению сцепления его с поверхностью минеральных заполнителей. Содержание их в нефтяных битумах составляет около 1 %.

Вышеуказанные группы углеводородов битума образуют сложную дисперсную систему - коллоидный раствор, в котором жидкая среда -это масла и раствор смол в маслах, а твердая фаза представлена асфальтенами, на поверхности которых адсорбированы асфальтогеновые кислоты. Масла, смолы и асфальтены входят в состав битумов в различных соотношениях и тем самым предопределяют их структуру. В зависимости от количественного содержания масел, смол и асфальтенов (а также от температуры нагрева) коллоидная структура битума - «гель», «золь», «зольгель» претерпевают изменения от типа «золь» до типа «гель». Структура гель - характерна для твердых битумов при температуре 2О...25°С и обусловливается обычно повышенным содержанием асфальтенов. Структура золь присуща битумам жидкой консистенции с повышенным содержанием смол и масел.

Важнейшими свойствами битумов, характеризующими их качество, являются вязкость, пластичность, температуры размягчения и хрупкости; кроме того, следует отметить высокую адгезию, обусловливающую способность битумов сцеплять в монолит минеральные зерна заполнителей; они способны также придавать гидрофобные свойства материалам, обработанным битумом.

Основной характеристикой структурно-механических свойств битумов является вязкость, зависящая главным образом от температуры и группового состава. Вязкость - сопротивление внутренних слоев битума перемещению относительно друг друга. Для многих битумов вязкость непостоянна и уменьшается с увеличением напряжения сдвига или градиента скорости деформации. При повышении температуры вязкость снижается, при ее понижении вязкость быстро возрастает, а при отрицательных температурах битум становится хрупким. Для измерения структурной вязкости применяют различные приборы, позволяющие определить вязкость в абсолютных единицах (Па-с) или выразить ее в условных единицах. Для характеристики вязкости, точнее величины обратной вязкости, т.. е. текучести битумов, принимается условный показатель - глубина проникания иглы в битум (пенетрация). Глубину проникания иглы в битум определяют на приборе - пенетрометре при действии на иглу груза массой 100 г в течение 5 с при температуре 25°С или 0°С при грузе 200 г в течение 60 с. Пеиетрация твердых или вязких битумов выражается в единицах (градусах), равных 0,1 мм проникания иглы в битум. Чем больше вязкость, тем меньше проникание иглы в битум.

Пластичность является важным свойством битумов. Она повышается с увеличением содержания масел, длительности действия нагрузки и повышения температуры. Пластические свойства твердых и вязких битумов условно характеризуются растяжимостью (дуктильностью) -способностью вытягиваться в тонкие нити под действием внешних постоянных сил. Растяжимость определяют на специальном приборе - дуктилометре при скорости деформации образца битума в виде «восьмерки» 5 см/мин, температурах испытания 25 и 0°С. Показателем растяжимости служит длина нити в момент разрыва образца, выраженная в сантиметрах. Пластические свойства битума зависят от температуры, группового состава и структуры. Так, например, с повышением содержания смол и асфальтенов пластичность при постоянной температуре битумов возрастает.

Существенной характеристикой свойств битума является также и температура размягчения, определяемая на приборе «кольцо и шар» («К и Ш»), Температура размягчения битума, выраженная в градусах Цельсия, соответствует температуре водяной бани в стакане прибора в момент, когда битум, имеющийся в латунном кольце (диаметр 16,0 мм), деформируясь под воздействием металлического шарика массой 3,5 г и постепенного нагрева воды со скоростью 5°С в минуту, коснется нижней полки подставки. Нижняя полка подставки прибора находится на стандартном расстоянии от кольца, равном 25 мм. Температура размягчения вязких и твердых битумов колеблется в. пределах от 20 до 95°С.

Для характеристики тепловых свойств битумов кроме температуры размягчения определяют температуру хрупкости.

Температура вспышки - температура, при которой пары образующиеся при нагревании битума в открытом тигле, воспламеняются от поднесенного пламени. Температуру вспышки определяют на стандартном приборе и отмечают по показанию термометра в момент вспышки паров битума. Температура вспышки твердых и вязких битумов обычно выше 200°С и характеризует степень огнеопасности битума при его разогреве.

Существенной особенностью битумов является их высокая адгезия- прилипание к поверхности различных минеральных и органическиx материалов. Для определения адгезии существует много методов и приборов. Одним из них является визуальный метод, по которому степень прилипания битумов к поверхности минеральных материалов оценивают по пятибалльной шкале. Отличное прилипание битума 5 баллов в том случае, когда пленка битума на поверхности гравия или щебня полностью сохранилась после кипячения в дистиллированной воде. Очень плохое прилипание, оцениваемое в один балл, когда пленка битума после кипячения полностью смещается с минеральных зерен и всплывает на поверхность воды.

В зависимости от показателей основных свойств, особенно вязкости, пластичности и температуры размягчения, нефтяные битумы делятся на марки:

Для дорожного строительства но ГОСТу предусмотрены пять марок от БНД (битум нефтяной дорожный)-200/300 до БНД-40/60, где цифры дроби указывают на допустимые для данной марки пределы изменения показателей пенетрации при 25°С, и четыре марки БН от 200/300 до БН-60/90.

Для строительных работ по ГОСТу предусмотрено три марки, обозначаемые «БН» - битум нефтяной: БН-50/50, БН-70/30 и БН-90/10, где цифры числителя дроби соответствуют показателю температуры размягчения по «К и Ш» (кольцо и шар), а знаменателя - указывают на средние значения пределов изменения пенетрации при 25°С.

Для кровельных работ по ГОСТу предусмотрены следующие марки: БНК (битум нефтяной кровельный)-45/180, БНК-90/40 и 90/30, а также БНК-45/190. В данном случае числитель дроби соответствует среднему значению показателей температуры размягчения по «К и Ш», а знаменатель - среднему значению показателей пенетрации на 25СС.

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 скоростью (класс СГ) и медленногустеющие (класс МГ). Жидкие битумы класса СГ изготовляют путем разжижения обычных, вязких битумов легкими разжижителями типа керосина. Для получения битумов класса МГ применяют разжижители каменноугольного или нефтяного происхождения (нефть, мазут и т. п.). В зависимости от показателей вязкости дорожные жидкие битумы классов СГ и МГ каждый делят на три марки- эти битумы должны удовлетворять требованиям ГОСТа.

Нефтяные битумы получают на нефтеперерабатывающих заводах из различных нефтей отличающихся друг от друга химическим составом и свойствами.

Нефть на заводах подвергается фракционной перегонке с целью получения светлых продуктов (бензина, лигроина, керосина) смазочных масел и других видов нефтепродуктов. Нефтяные остатки после отбора более легких по массе фракций - гудрон, крекинг - в дальнейшем используют в качестве сырья для получения нефтяных битумов заданных свойств. В настоящее время нефтяные битумы получают при атмосферно-вакуумной перегонке нефти (остаточные битумы); окислением нефтяных остатков (окисленные битумы) и смешением остатков, образующихся при перегонке нефти (компаундированные битумы).

Остаточные битумы представляют собой продукты малой вязкости и обычно подвергаются окислению.

Окисленные битумы получают путем продувки воздухом нефтяных остатков (гудрона) на специальных окислительных установках до заданной вязкости. В результате взаимодействия кислорода воздуха с гудроном в процессе продувки идет реакция образования высокомолекулярных компонентов окисленного битума и повышение его вязкости. За последнее время освоен метод непрерывного окисления битума. Нефтяные остатки при температуре около -210°С поступают в реактор, где с помощью специальных аппаратов (диспергаторов) засасывается воздух и распределяется в окисляемом продукте. В данной технологии наряду с интенсификацией процесса окисления улучшается качество окисленного битума.

Смешанные (компаундированные) битумы получают в основном путем смешения битума деасфальтизации (остаточный продукт после обработки гудрона жидким пропаном) с масляными дистиллятами.

Нефтяные битумы, как твердые или вязкопластичные, так и жидкие, находят широкое применение в строительстве. Их используют для устройства дорожных покрытий, покрытий аэродромов, устройства плоских кровель, ирригационных каналов, производства гидроизоляционных и кровельных материалов в лакокрасочной и химической промышленности.

Битумы твердых горючих ископаемых

Смесь орг. веществ, содержащихся в торфе, углях и способных растворяться в низкокипящих слабополярных орг. р-рителях при температуре кипения последних.

Содержание битумов в торфе колеблется от 5,6 до 28,5%. При обработке торфа разл. растворителями выход Б. составляет (%): эфиром - 3,5, бензином - 5,0, бензолом - 8,0, дихлорэтаном - 10,5, смесью этанола с бензолом (1:1)-12. Битум торфа - порошки или маслянистые твердые вещества желтого, коричневого или черного цвета. Содержат 65-75% С и 9-12% Н, их т. каплепад. 55-75°С, кислотное число 20-60. Орг. масса битума торфа состоит из восковых (50-80%), смоляных кислот, углеводородов и смол. Восковые кислоты имеют т. пл. 77-90°С, кислотные числа 116-160, мол. м. 340-380. Содержание масел в битуме -14-22%.

В бурых углях количество битума изменяется в широких пределах (10-20%); макс. выход достигается при обработке землистых бурых углей спирто-бензолъной смесью (1:1). Буроугольные битумы - твердые маслянистые вещества коричневого цвета; элементный состав: 77-80% С, 9-12% Н; т. каплепад. 90-92°С, кислотное число 35-36. Содержание восков в битумах землистых бурых углей достигает 70-80%, в битумах других видов - 29-30%; содержание смол соотв. 20-30 и 70-71%. Воски содержат 80% С, 13% Н, 0,6% О; т. пл 80°С, кислотное число 23.

Выход битума при обработке каменных углей спирто-бензолъной смесью (1:1) составляет 0,5-4,0%. Такие битумы - твердые смолистые вещества темного цвета; содержат 82-87% С и 7-10% Н; кислотное число 40.

Практическую ценность представляют битумы торфов и бурых углей, в осн. их восковая часть, называемая горным воском (монтан-воском)

Природные битумы

Природные битумы - полутвердая или твердая смесь преимущественно углеводородного состава, растворимая в органических растворителях. Генетически они представляют собой в различной степени дегазированные, потерявшие легкие фракции, вязкие-полутвердые естественные производные нефти - мальты, асфальты, асфальтиты.

Традиционные битумы применяются все реже, а вот произведенные на их основе битумно-полимерные материалы и синтетическая нефть пользуются большой популярностью. Это символизирует собой новую эру в развитии рынка битума. Самые большие запасы битума находятся в Канаде. В последние годы здесь устойчиво растут темпы добычи битумов для производства на его основе синтетической нефти.

Битумные лаки

Битумные лаки – это растворы природных или искусственных битумов в органических растворителях. Битумные лаки приготовляют из природных битумов, содержащих минимальное количество золы и серы (асфальтиты), или искусственных, получаемых при химической переработке нефти. Растворителями для битумных лаков служат скипидар, уайт-спирит, сольвент, ксилол и т.п. Битумные лаки готовят сплавлением битумов с природными (например, канифоль) или синтетическими (например, искусственные копалы) смолами при температуре 280 °С; затем в охлажденный (170°С) расплав вводят растворители. При производстве масляных битумных лаков, кроме того, вводят высыхающие масла (например, льняное, тунговое) и сиккативы (свинцовые, марганцевые или кобальтовые соли жирных кислот).

В зависимости от назначения и условий применения состав битумных лаков можно значительно изменять, получая лаки с различной вязкостью, укрывистостью, временем высыхания (от 0,3 до 3 ч). Большой дефект битумных лаков - склонность к загустеванию под воздействием кислорода воздуха; обычно его устраняют, вводя в лак перед употреблением небольшое количество скипидара.

Битумные лаки наносят на окрашиваемые объекты общими для лакокрасочных материалов методами (например, кистью, распылением). Масляные битумные лаки образуют необратимые (нерастворимые) плёнки, а безмасляные - обратимые (растворимые). Покрытия на основе битумных лаков обладают хорошей атмосферо-, кислото- и водостойкостью, а также высокими электроизоляционными свойствами. Недостатки покрытий - часто образующаяся «сыпь» (твёрдые включения на поверхности плёнки) и «оспа» (круглые оголения, достигающие окрашиваемой поверхности).

Как и чем удалить битум с лакокрасочного покрытия кузова автомобиля

С появлением битумных «узоров» на кузове автомобиля, особенно в жаркую погоду, наши автовладельцы сталкиваются довольно часто, поскольку при ремонте асфальтового покрытия строители в избытке льют на дорогу битум или кладут очень тонкий слой щебенки. Избавиться от следов битума можно различными способами. Мы решили опробовать их, чтобы на собственном опыте убедиться в эффективности того или иного препарата и узнать особенности их применения. В ходе мини-теста выяснилось, что в зависимости от «силы» моющих свойств средства для удаления битума условно можно разделить на две группы – для оперативного удаления свежих загрязнений и универсальные, т.е. и для свежих, и для старых пятен.

По свежим следам

На рынке автохимии представлены в основном препараты для эффективного удаления свежих битумных пятен. Ничего удивительного в этом нет. Чтобы жидкая фракция битума не проникла в слой лака и краски и навсегда не оставила там свой желтый след, удалять эти загрязнения необходимо до их полного высыхания. Эта особенность позволила изготавливать многие препараты данной группы с малым содержанием растворителей (спиртов) и добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ). Состав препаратов с ПАВ подбирается таким образом, чтобы получить хорошие моющие свойства и снизить при этом летучесть, токсичность, а также исключить негативное воздействие на слой лака и краски. Использование растворителей в чистом виде ограничено большими потерями от испарения при их распылении из аэрозолей – наиболее удобном способе нанесения на поверхность.

При желании сохранить лакокрасочное покрытие в его первозданном виде летом эти препараты необходимо постоянно держать в багажнике автомобиля, а не в гараже или дома. При себе необходимо также иметь мягкую ветошь, шампунь и бутылку с водой для предварительной и последующей мойки кузова.

Свежий битум можно удалить не только препаратами автохимии, но и общедоступным и хорошо знакомым автолюбителям средством – маргарином. В отличие от аэрозолей, которые рекомендуется распылять на ненагретый кузов, маргарин лучше наносить на теплую, но не горячую поверхность – так он быстрее плавится и при растирании хорошо перемешивается с вязким битумом. Конечно, чистить маргарином не так удобно, как средствами в аэрозольных баллончиках, тем более что в машине летом его долго не повозишь – потечет. Этот своеобразный антибитум можно использовать лишь в крайних случаях.

Застарелые пятна

А что делать автовладельцам, которые упустили шанс отмыть битум еще до его высыхания? Нам удалось найти два специализированных препарата, которые эффективно удаляют старые «толстые» битумные пятна: шведской торговой марки Dinitrol – Cleaner with fresh citrus scent №7230 и немецкой Henkel Teroson – Teer Entferner.

Особенность их использования заключается в том, что наносить препараты следует на охлажденную поверхность. К тому же требуется выдержка в течение некоторого времени для растворения битума, а при толстом его слое операцию необходимо будет несколько раз повторить. Чтобы сделать процесс удаления битума более приятным, в свой препарат на основе изопропилового спирта шведы добавили лимонный ароматизатор. Впрочем, он не нейтрализует испарения опасного для здоровья человека спирта. Остальные препараты растворяют старый битум менее эффективно. Их можно использовать для удаления битумных узоров из тонких нитей или точек.

Старые битумные пятна удаляют и обычным растворителем, сольвентом и керосином. При этом поверхность необходимо обильно смачивать и растирать мягкой ветошью. Работать с этими более доступными «препаратами», конечно, не так удобно, как со специализированными в аэрозолях, поскольку необходимо иметь еще и резиновые перчатки, желательно респиратор. Эти не традиционные для автомобиля принадлежности позволят избежать дальнейших проблем с мойкой, состоянием кожи рук и головной болью от паров испаряющихся растворителей. При использовании этих «препаратов» очищенную поверхность желательно еще до полного высыхания вымыть с шампунем – только так удастся избежать появления разводов и жирных пятен. Применение данных средств иногда может стать причиной того, что поверхность становится матовой и теряет блеск, поэтому для новых автомобилей их лучше не использовать.

Стоит заметить, что все перечисленные средства хотя и растворяют застывший битум, однако не способны удалить желтые следы, которые остаются на лакокрасочном покрытии. От них можно избавиться только путем дорогостоящего перекрашивания, на что редко кто идет. А желтые следы от битума на кузове – серьезный повод для снижения стоимости автомобиля при его продаже.

Нюансы технологии

Даже после коротких поездок на поверхности кузова оседает пыль. При растирании битумных пятен она становится абразивом и способствует образованию матовых пятен. Чтобы избежать этого, перед удалением битума автомобиль или отдельные его участки, загрязненные битумом, необходимо качественно вымыть. После удаления битумных пятен и мойки кузова с шампунем на лакокрасочное покрытие желательно нанести полироль. Эта косметическая операция позволит вернуть поверхности блеск.

Для здоровья человека очень важно соблюдать технику безопасности, о которой сказано в инструкциях по применению спецпрепаратов. Наиболее распространенные требования – исключить вдыхание паров средства, избегать продолжительного контакта с кожей. Конкретные рекомендации по технике безопасности и особенностям применения указываются на этикетке, поэтому лучше приобретать препараты с русскоязычной инструкцией.

Тише едешь – чище будешь

Удаление битума с кузова – операция не из приятных. Наши советы помогут избежать загрязнения автомобиля или снизить его до минимума.

Въезжая на дорогу с расплавившимся от жары битумом, следует перейти на режим

«безопасной» езды:

небольшая скорость (30-50 км/ч), особенно если на дороге интенсивное движение;

минимальное количество маневров – при вывороте колес вязкий битум с них будет

разбрызгиваться прямо на кузов;

движение вне укатанной колеи, на которой битум «плывет» сильнее;

большая дистанция до едущего впереди грузовика, из-под колес которого летит

битум, особенно при отсутствии брызговиков.

Б итум в окружающей среде

В окружающей среде битум лежит у нас под ногами в виде дорожного покрытия - асфальта. Асфальт производится из вязких нефтяных дорожных битумов. Трещины и швы асфальтированных покрытий герметизируются битумно полимерным герметиком. Основные свойства вязких нефтяных дорожных битумов хорошая связывающая способность с каменным материалом, высокая пластичность при отрицательных температурах и стойкость к климатическим воздействиям. В зависимости от основных свойств вязкие нефтяные дорожные битумы подразделяют на марки: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200 и БНД 200/300; нефтяные (БН) - четырех марок: БН 60/90;БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300; цифры дроби указывают на допустимые для данной марки пределы показателей пенетрации при 25° С.

Для транспортировки битума с завода производителя его переливают из бункера в автомобильные или железнодорожные цистерны, формы или емкости методом герметичного налива битума. Так как битум переливается в расплавленном состоянии с высокой температурой нагрева, то метод герметичного налива битума исключает возможность поражения обслуживающего персонала.

Из-за невысокой стоимости, а также свойству не растворимости в воде, битум и его модификации нашли широкое применение в производстве гидроизоляционных и клеящих материалов, без которых сейчас не обходится ни одно строительное производство.

Наибольшее распространение в строительном производстве получили битумные кровельные покрытия. В настоящее время производится большое разнообразие битумных кровельных покрытий, таких как битумные мастики, основные и безосновные рулонные кровельные битумные материалы, гидроизоляционные наплавляемые битумные материалы – к, битумная черепица, и т.п.

Наплавляемые гидроизоляционные битумные материалы – к получили широкое распространение в 70-80 гг. и используются в настоящее время. К ним относятся горячие битумные мастики и рулонные кровельные материалы, нанесение которых на бетонную поверхность осуществляется посредством нагрева до 160-180° С. Битумные мастики подразделяют на холодные и горячие, в зависимости от их состава. Огромное разнообразие битумных мастик с различными основными и физико-химическими свойствами, назначением и способом применения подтверждаются сертификатом битумных мастик. Сертификат битумной мастики выдается после тщательного изучения состава научно-исследовательским институтом.

При производстве строительных и ремонтных работ по изоляции и теплоизоляции зданий широко применяется битум и его модификации. При изоляции швов и стыков металл – бетон, дерево – бетон или металл – древесина применяется битумно полимерный герметик. При выполнении теплоизоляции стен, мансард и кровельных конструкции, в вертикальных и наклонных стенах в мансардах, в межэтажных перегородках и перекрытиях используется битумный клей без органических растворителей. Во время использования такой клей не выделяет резких и вредных запахов, как клей с органическими растворителями в виде бензинов, керосинов, трихлорэтиленов и т.п. Наиболее распространенным природным, экологически чистым растворителем для битума и его модификаций является кукерсоль. Производить работы без вреда для здоровья с битумным клеем без органического растворителя можно в плохо вентилируемых и закрытых помещениях, таких как подвалы, чердаки.

Таким образом, широкое применение битума играет огромную роль во всех областях жизни человека.

Источники

kromizol.com ЮС-ЛТД

www.toyota.com.ua Оффициальный сайт Тойота

www.soyuz.kiev.ua Изолит

ru.wikipedia.org ВикипедиЯ - свободная энциклопедия

www.materialsworld.ru Мир строительных материалов

www.chemport.ru Химический портал

www.akpr.ru Академия Конъюктуры Промышленых Рынков

dic.academic.ru Словари и энциклопедии на Академики

Что еще почитать

Как пользоваться домкратом: советы и инструкции Итак, правила подъёма машины домкратом Многие начинающие автомобилисты, особенно женского пола, часто задаются вопросом, как пользоваться домкратом? Это...

Методы изготовления килта и другой одежды для бани своими руками Банный набор своими руками Достойное место в списке важных банных принадлежностей занимает килт для бани. Он многофункционален и практичен,...

Как оборудовать домашний спортзал Как и каждый современный человек, мы знаем, что систематические занятия спортом – уже залог здоровья, хорошей фигуры и...

Характеристики и свойства битума: краткий обзор основных качеств. Методы испытания нефтяных битумов Для чего нужен индекс пенетрации битума

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2. ПРИЕМКА

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

4. МАРКИРОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2. ПРИЕМКА

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

4. МАРКИРОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Виды дорожных битумов

Другие разновидности битумов

Основные разновидности битума

Сферы применения

Важные отличия от других материалов

Состав битума

Особенности состава

Особенности битума

Определение технических характеристик

Главные преимущества

Определение битума, свойства битума, применение битума

Информация об определении битума, свойства битума, применение битума

Что еще почитать

ПОСЛЕДНИЕ ЗАПИСИ

Категории