Битум нефтяной представляет 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.

Группы углеродов

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 %.

Коллоидный раствор

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.

Свойства битумов

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.

Вязкость

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.

Температура размягчения

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.

Температура хрупкости

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

Температуру хрупкости битума определяют на специальном приборе Фрааса. Для этой цели испытуемый битум наносят тонким слоем па латунную пластинку, которая вместе с битумом может охлаждаться и изгибаться с помощью приспособления, имеющегося на приборе. За температуру хрупкости принимают ту температуру, при которой на топком изгибаемом слое битума образуется первая трещина. Температура хрупкости, например, дорожных битумов может быть от -20 до +5°С. Очевидно, что чем ниже температура хрупкости битума, тем больше его морозостойкость и выше качество.

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.

Адгезия

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.

Марки битумов

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.

Жидкие битумы

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.

Получение нефтяных битумов

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 применялись в качестве строительного материала еще в глубокой древности. За 3000 лет до нашей эры в Вавилоне и Ассирии, расположенных в междуречье Тигра и Евфрата, природный битум использовали в качестве цементирующего и водоизолирующего материала. Органические вяжущие вещества делят на две основные группы: битумные и дегтевые. К битумным материалам относятся следующие: Природные битумы - вязкие жидкости или твердообразные вещества, состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных. Природные битумы получились в результате естественного процесса окислительной полимеризации нефти. Природные битумы встречаются в местах нефтяных месторождений, образуя линзы, а иногда и асфальтовые озера. Однако природные битумы в чистом виде встречаются редко, чаще они пронизывают осадочные горные породы. Асфальтовые породы - пористые горные породы (известняки, доломиты, песчаники, глины, пески), пропитанные битумом. Из этих пород извлекают битум или их размалывают и применяют в виде асфальтового порошка. Нефтяные (искусственные) битумы, получаемые переработкой нефтяного сырья, в зависимости от технологии производства могут быть: остаточные, получаемые из гудрона путем дальнейшего глубокого отбора из него масел; окисленные, получаемые окислением гудрона в специальных аппаратах (продувка воздухом); крекинговые, получаемые переработкой остатков, образующихся при крекинге нефти. Гудрон - остаток после отгонки из мазута масляных фракций; он является основным сырьем для получения нефтяных битумов, используется в виде связующего вещества в дорожном строительстве. К дегтевым материалам относят различные виды дегтя и пеки. Наиболее широкое применение органические вяжущие вещества получили в гидротехническом, дорожном, промышленно-гражданском строительстве в виде кровельных, гидроизоляционных материалов, асфальтобетона, асфальтораствора, уплотняющих материалов. Органические вяжущие хорошо совмещаются с резиной и полимерами, что позволяет значительно улучшить качество битумных материалов в соответствии с требованиями современного строительства. Возникла новая отрасль, производящая гидроизоляционные материалы (изол, бризол и др.) из вторичного резинового сырья. Изготовление рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов осуществляется на полностью механизированных поточных линиях непрерывного действия.

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.

Свойства битумов

Физические свойства органических и неорганических вяжущих веществ и материалов, изготовляемых на их основе, различны; Для органических веществ в отличие от минеральных характерны гидрофобность, атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях, повышенная деформативность, способность размягчаться при нагревании вплоть до полного расплавления. Эти свойства обусловили применение органических вяжущих для производства кровельных, гидроизоляционных и антикоррозионных материалов, а также их широкое распространение в гидротехническом и дорожном строительстве. Плотность битумов в зависимости от группового состава колеблется в пределах от 0,8 до 1,3 г/см3. Теплопроводность характерна для аморфных веществ и составляет 0,5-0,6 Вт/(м °С); теплоемкость - 1,8-1,97 кДж/кг °С. Коэффициент объемного теплового расширения при 25°С находится в пределах от 5 10-4 до 8 10-4°С1, причем более вязкие битумы имеют больший коэффициент расширения; при пониженных температурах - около 2 104°С-1. Устойчивость при нагревании характеризуется: 1) потерей массы при нагревании пробы битума при 160°С в течение 5 ч (не более 1%) и 2) температурой вспышки (230-240°С - в зависимости от марки). Водостойкость характеризуется содержанием водорастворимых соединений (в битуме не более 0,2-0,3% по массе). Электроизоляционные свойства используют при устройстве изоляции электрокабелей. Физико-химические свойства. Поверхностное натяжение битумов при температуре 20-25°С составляет 25-35 эрг/см2. От содержания поверхностно-активных полярных компонентов в органическом вяжущем зависит смачивающая способность вяжущего и его сцепление с каменными материалами (порошкообразными наполнителями, мелким и крупным заполнителем). Прочные хемосорбционные связи битум образует с наполнителем из известняка, доломита с большим количеством адсорбционных центров в виде катионов Са3+ и Ме+2. Старение - процесс медленного изменения состава и свойств битума, сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Ускоряется под действием солнечного света и кислорода воздуха вследствие возрастания количества твердых хрупких составляющих за счет уменьшения содержания смолистых веществ и масел. Реологические свойства битума зависят от группового состава и строения. Жидкие битумы, имеющие структуру типа золь, ведут себя как жидкости, течение которых подчиняется закону Ньютона. Твердые битумы, имеющие структуру типа гель, относятся к вязко-упругим материалам, так как при приложении к ним нагрузки одновременно возникает упругая (обратимая) и пластическая (необратимая) составляющие деформации. Для описания процесса деформирования вязко-упругих тел используют реологическую модель Максвелла и др. Химические свойства. Наиболее важным свойством является химическая стойкость битумов и битумных материалов к действию агрессивных веществ, вызывающих коррозию цементных бетонов, металлов и других строительных материалов. По данным Н. А. Мощанского, битумные материалы хорошо сопротивляются действию щелочей (с концентрацией до 45%), фосфорной кислоты (до 85%), а также серной (с концентрацией до 50%), соляной (до 25%) и уксусной (до 10%) кислот. Менее стойки битумы в атмосфере, содержащей окислы азота, а также при действии концентрированных растворов кислот (особенно окисляющих). Битум растворяется в органических растворителях. Благодаря своей химической стойкости и экономичности битумные материалы широко применяют для химической защиты железобетонных конструкций, стальных труб и др. Физико-механические свойства. Марку битума определяют твердостью, температурой размягчения и растяжимостью. Твердость находят по глубине проникания в битум иглы (в десятых долях миллиметра). Температуру размягчения определяют на приборе “кольцо и шар”, помещаемом в сосуд с водой; она соответствует той температуре нагреваемой воды, при которой металлический шарик под действием собственной массы проходит через кольцо, заполненное испытуемым битумом. Растяжимость характеризуется абсолютным удлинением (см) образца битума (“восьмерки”) при температуре 25°С, определяемым на приборе - дуктилометре. Марку битума выбирают в зависимости от назначения. По назначению различают битумы строительные, кровельные и дорожные. Строительные битумы применяют для изготовления асфальтобетона и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, покрытия и восстановления рулонных кровель. Кровельные битумы используют для изготовления кровельных рулонных и гидроизоляционных материалов. Легкоплавким битумом марки БНК 45/180 пропитывают основу (кровельный картон); а тугоплавкие битумы служат для покровного слоя.

БИТУМНЫЕ И ДЕГТЕВЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И БЕТОНЫ (РАСТВОРЫ) НА ИХ ОСНОВЕ

Общие сведения

Битумы применялись в качестве строительного материала еще в 1лубокой древности в качестве вяжущего и водоизолирующего

материала.

К битумным материалам относятся следующие.

Природные битумы - вязкие жидкости или твердообразные ве­щества, состоящие из смеси углеводородов и их неметаллических про­изводных. Природные битумы получились в результате естествен­ного процесса окислительной полимеризации нефти. Природные битумы встречаются в местах нефтяных месторождений, образуя линзы, а иногда и асфальтные озера. Однако природные битумы в чистом виде встречаются редко, чаще они пронизывают осадочные горные породы.

Асфальтовые породы - пористые горные породы (известняки, доломиты, песчаники, глины, пески), пропитанные битумом. Из этих пород извлекают битум или их размалывают и применяют в виде асфальтового порошка.

Нефтяные (искусственные) битумы, получаемые переработкой нефтяного сырья, в зависимости от технологии производства могут быть: остаточные, получаемые из гудрона путем дальнейшего глу­бокого отбора из него масел; окисленные, получаемые окислением гудрона в специальных аппаратах (продувка воздухом); крекинго­вые, получаемые переработкой остатков, образующихся при кре­кинге нефти.

Гудрон - остаток после отгонки из мазута масляных фракций;

он является основным сырьем для получения нефтяных битумов, используется в виде связующего вещества в дорожном строитель­стве.

К дегтевым материалам относят различные виды дегтя и пе­ки, получаемые в результате сухой перегонки каменного угля, древесины и др..

Все эти материалы относятся к органическим вяжущим ве­ществам. Наиболее широкое применение они получили в промышленно-гражданском, гидротехническом, дорожном строительстве в виде кровельных, гидроизоляционных и уплотняющих материалов - асфальтобетона, асфальтораствора. Органические вяжущие хорошо совмещаются с резиной и полимерами, что позволяет значительно улучшить качество битумных материалов в соответ­ствии с требованиями современного строительства.

Битумные вяжущие вещества

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 смеси угле­водородов метанового и нафтенового рядов и их кислородных, сер­нистых и азотистых производных. Все многообразие соединений,

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 СС4 и карбоиды, не растворимые в маслах и летучих растворителях. В состав битумов могут входить также твердые углеводороды-пара-

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

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

Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соот­ношением входящих в него составных частей: масел, смол и ас-фальтенов. 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.

Групповые углеводорода входя в состав битумов в различных соотношениях и образуя сложную дисперсную систе­му, предопределяют их струк­туру и свойства. Если в дисперсной системе имеется избыток дисперсной среды, то комплексные час­тицы - мицеллы не контактируют между собой свободно перемещаясь. Эта структура характерна для жидких битумов при нормальной температуре и для вязких битумов при повышенных температурах. При большом коли­честве мицелл они контактируют между собой, образуя мицел-дярную пространственную сетку. Такая структура характеризуется высокой вязкостью и твердостью при высокой температуре.

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

Благодаря уникальным практическим, эксплуатационным свойствам, незаменимым в различных областях строительства сферах является жидкий битум.

Применение этого стройматериала существенно облегчает технологические процессы при возведении жилищных, промышленных объектов, изготовлении кровельных конструкций, прокладке дорог, трубопроводов, других инженерных коммуникаций.

Стройматериал обладает повышенной степенью вязкости, пластичностью, превосходными водоотталкивающими свойствами. Проникая в поры, трещины на поверхности материалов и покрытий, битум является связующим слоем, обеспечивает надежную адгезию, увеличивает износостойкость покрытий.

Битум – асфальтоподобный материал, который является смесью различных гетероорганических соединений с высокомолекулярным углеводородом.

Состав битумных смесей определяет их коллоидную структуру, технические, качественные параметры, эксплуатационные свойства.

Химические добавки направлены на улучшение показателей .

Характеристики битума определяются соотношением его составляющих: асфальтенов, смол, масел, минеральных компонентов.

Преобладание в биохимическом составе тех или иных составляющих повышает прочность, увеличивает температуру размягчения смесей.

Смолы, масла, органические вещества повышают легкоплавность, мягкость, увеличивают пластичность битумных составов. Различные варианты жидкого битума отличаются по показателям прочности, степени эластичности, твердости.

По составу, сфере применения битум классифицируют на:

• натуральный (природный)
• строительный (гидроизоляционный, кровельный)
• дорожный, который по плотности разделяют на вязкий и жидкий
• битумные составы специального назначения

В зависимости от применяемого сырья битумы бывают:

• торфяные
• угольные
• нефтяные (остаточные, окисленные, крекинговые, экстрактные)

По природе происхождения битум классифицируют на искусственный и природный (естественный). В состав натуральных битумных смесей входят природные составляющие, производные компоненты нефти, которые образуются вследствие нарушения консервации ее залежей под воздействием сложных биохимическо-окислительных процессов.

Технические, искусственные битумные смеси относятся к продуктам, полученным в процессе очистки масел, при переработке угля, нефти, торфа, каменноугольных, органических смол.

По консистенции битумные смеси классифицируют на: высокопластичные, пластичные, вязкие, жидкие, хрупкие.

Жидкий битум – готовая для использования однородная смесь черного цвета, вязкой консистенции, которую получают при смешивании вязких битумов БНД с дистиллятными фракциями, растворителями, испаряющимися через некоторый период времени после . В составе жидких битумов присутствует торф, продукты нефтепереработки, органические соединения, смолы, остатки минеральных пород.

Основные свойства, параметры жидкого битума

Жидкий битум – пластичный, вязкий стройматериал. Повышение температур приводит к его размягчению, увеличению пластичности, что позволяет применять битумные смеси в процессе проведения целого ряда строительных работ.

Чтобы сделать стройматериал пригодным для применения, достаточно немного прогреть жидкий битум. Применение, видео, другую информацию о свойствах, характеристиках данного вида стройматериала можно посмотреть ниже:

К основным характеристикам, определяющим свойства битума, относят:

• Дуктильность (растяжимость) – определяет степень пластичности битумных .
• Пенетрацию – величина, определяющая вязкость, уровень твердости материала.
• Термостабильность. Этот параметр определяет температуру размягчения битумных масс, переход битума в хрупкое состояние.

Жидкий битум относится к группе стройматериалов, обладающих высоким уровнем адгезии. Кроме пластичности, вязкости, температуры плавления, эксплуатационные характеристики материала определяет такой параметр, как температура хрупкости, при которой в слое битума появляется первая трещина.

При соблюдении правильной технологии укладки, определенных условиях битум максимально крепко пристает к основанию любых поверхностей.

После застывания его практически невозможно удалить при помощи подручных средств, что объясняет не только высокое качество, надежность стройматериала, но и указывает на то, что все рекомендуется проводить с максимальной ответственностью, придерживаясь установленной технологии. Расход жидкого битума зависит от состояния, свойств, конфигурации обрабатываемых поверхностей.

После нанесения битумной смеси на обрабатываемую поверхность, процесс загустения битумной массы происходит за счет испарения масел, которые присутствуют в структуре материала, что приводит к полному его затвердению. Независимо от силы механических воздействий, материал не подвержен деформации, не чувствителен к другим факторам внешней среды.

К основным преимуществам жидкого битума можно отнести:

• простоту, удобство в применении
• высокие качественные, эксплуатационные параметры
• водонепроницаемость
• морозоустойчивость
• низкую электропроводность
• высокую степень температурных расширений
• отличные , гидрофобные свойства
• доступную стоимость
• высокий уровень адгезии, независимо от обрабатываемой основы

Жидкий битум не требует разогрева перед нанесением, повышает долговечность, износоустойчивость покрытий. Укладку битумных смесей можно проводить на пористых поверхностях.

Применение жидкого битума позволяет увеличить сроки выполнения строительных, дорожно-ремонтных работ.

Биохимический состав, уникальная структура, физико-химические свойства материала позволяет проводить работы зимой, в холодное время года. На современном рынке стройматериалов представлены различные марки жидкого битума, которые отличаются по своей структуре, что позволяет подобрать стройматериал с учетом конкретных условий, вида, специфики производимых .

Сфера применения жидкого битума

Жидкий битум – универсальный стройматериал, основное преимущество которого заключается в том, что его допустимо применять в любых погодно-климатических условиях.

Химическая устойчивость битумных составов к воздействию коррозии разнообразных стройматериалов объясняет их широкое использование для защиты железобетонных конструкций, металлических трубопроводов, инженерных коммуникаций, гидро- и пароизоляции оснований, изготовлении асфальтобетонных составов.

Довольно часто нефтяные жидкие битумы применяют при укладке, ремонте автодорожного полотна, производстве холодных асфальтобетонных составов.

От качественных параметров, химического состава битума зависит прочность, устойчивость, эксплуатационный ресурс асфальтируемых покрытий. Нефтяной жидкий битум не заменим при производстве битумных эмульсий, используемых для обработки различных поверхностей, подгрунтовки конструктивных слоев дорожных полотен.

Жидкий битум широко применяют при наклейке рулонных материалов, обустройстве паро- и гидроизоляционных строительных объектов.

Невысокая цена стройматериала, широкая область применения обуславливает популярность жидкого битума при проведении различного вида работ. Стоимость битумных смесей зависит от состава, технических, эксплуатационных характеристик материала.

Жидкий битум в строительстве

Жидкий битум довольно часто применяют при проведении кровельных работ, для улучшения характеристик кровельных конструкций. Жидкие битумные смеси имеют доступную стоимость и абсолютно ничем не уступают по качественным, практическим параметрам современным аналогам.

При необходимости можно провести повторное нанесение материала на поверхность.

При нанесении битумного состава мастера часто добавляют к битумной смеси нефтяные растворители, моторное, дизельное топливо. Такая маленькая хитрость значительно повышает качество гидроизоляционного слоя кровельной конструкции.

Битумное покрытие является дополнительным гидроизоляционным слоем, служит прослойкой между перекрытиями и непроницаемыми слоями кровельных конструкций. При повреждении кровли, битумный слой предотвращает губительное воздействие влаги.

Главное правильно наносить жидкий битум на поверхность, тщательно заполнять составом зазоры, стыки, образованные между кровельными полосами.

Соблюдение технологических тонкостей при проведении кровельных работ увеличивает ресурс конструкций. Правильная укладка битума, других стройматериалов позволит избежать проведения ремонтных работ до 8-12 лет.

Улучшить практические характеристики, повысить прочность, долговечность битума можно при помощи различных добавок. Выбор, количество вносимых в состав дополнений зависит от специфики проводимых работ, конкретных условий.

Применение жидкого битума при возведении фундаментов

Жидкий битум, применение в строительстве обусловлено универсальными свойствами материала. Благодаря высоким изоляционным свойствам, прочности, морозоустойчивости, битумные составы используют в качестве гидроизоляционного материала при возведении фундаментных оснований.

Данный вид стройматериала также применяют для заливки швов в строительных конструкциях, изготовлении битумных мастик.

Известно, что прочность любой конструкции обеспечивают армированием, при помощи железной арматуры. Несмотря на монолитность, надежность в бетонных основаниях присутствуют трещины, через которые проникает влага.

Соприкосновение с влагой, коррозия может привести к деформации, потере качеств. По этой причине проводят обмазку битумом, что позволяет фундаментные основания от воздействия влаги.

Процесс гидроизоляции начинают с нанесения битумной смеси на внешние поверхности фундамента. Поверх слоя накладывают битумное полотно на резиновой, прорезиненной основе.

При низком расположении грунтовых вод, оказывающих давление на конструкцию, если работы проводятся на неустойчивых грунтах, обработку битумом проводят в один слой. Заполнение битумными составами щелей, дефектов фундамента предотвращает воздействие влаги.

При возведении фундаментных оснований применение обмазки в комплексе с битумно-резиновыми покрытиями обеспечивает надежную защиту, увеличивает эксплуатационный термин.

Жидкий битум в дорожно-строительных работах

При создании асфальтированных покрытий дорог довольно часто применяют жидкий битум.

Чтобы покрытие имело длительный эксплуатационный ресурс, не подвергалось воздействию неблагоприятных факторов, для используют исключительно высококачественные смеси, к которым применяют особые требования.

Особенность жидких битумных составов заключается в том, что их необходимо использовать в максимально сжатые сроки.

Жидкий битум незаменим при проведении дорожно-ремонтных работ, укладке асфальтных полотен в холодное время года, обработке гравийных, щебеночных смесей. Недостатком битумных составов является потеря прочности под воздействием высокого давления и температур.

Для улучшения свойств дорожных покрытий, при укладке асфальта применяют пластификаторы, модификаторы, другие добавки. Выбор марки битумных смесей зависит от климатических условий, максимально допустимой нагрузки.

Доставка жидкого битума к месту проведения работ осуществляется в специальных машинах-битумовозах. Прогрев до нужного температурного режима обеспечивает необходимую консистенцию материала.

Битум, расфасованный в металлические тары, удобен для использования и хранения. Герметические емкости защищают от пагубного воздействия неблагоприятных внешних факторов.

Особенности, технология нанесения битумных смесей

При нанесении жидких битумных составов, необходимо придерживаться определенной последовательности, установленной технологии выполнения работ. Изначально производят прогрев битумных смесей при помощи специальных установок, которые предназначены для плавки стройматериалов.

При небольших объемах работ расплавить, нагреть битум можно разведя огонь под обычными металлическими емкостями. Для этих целей вполне подходит старая металлическая бочка.

Убедиться в готовности битумной смеси к нанесению можно по оценке ее поверхности. Гладкий, блестящий верхний слой является критерием начала проведения строительно- работ.

Жидкий битум перед нанесением хорошо перемешивают. В случае сильного загустения, смесь можно развести бензином, сольвентом, керосином, но не более 15-20% от общего объема.

На заранее подготовленную поверхность наносят малярными кистями, валиками, щетками. Полосы смеси накладывают внахлест.

Повысить характеристики битумных составов можно путем внесения растворителей, пластификаторов. В качестве растворителей применяют соляровое масло, дизтопливо, растворители на бензиновой основе, уайт-спирите.

Но нужно учитывать, проведение модификации битумных смесей довольно рискованный, кропотливый процесс, который лучше доверить профессиональным мастерам. Неправильные пропорции тех или иных компонентов могут негативно сказаться на качестве битума, уменьшить его прочность, увеличить восприимчивость к температурным режимам, климатическим факторам.

При проведении работ не менее важно учитывать то, что битум быстро застывает, твердеет. Поэтому материал нужно набирать небольшими порциями, наносить на поверхности сразу после его прогревания.

Выравнивание слоя не должно занимать более 3-5 минут. Наносят битумные смеси на обрабатываемые поверхности малярными валиками, специальными катками, кистями, другими приспособлениями.

К сожалению, жидкий битум, как и большинство стройматериалов не лишен недостатков. Жидкий битум относится к быстро воспламеняемым материалам.

Длительное воздействие минусовых температур может привести к растрескиванию. Чтобы предотвратить снижение эксплуатационных параметров, через определенный период времени, раз в несколько лет рекомендуется обновлять битумный слой.

Для удаления битума со строительных, любых других поверхностей подойдут растворители на углеводородной основе, дизтопливо, бензин, уайт-спирит.

Битум - это один из самых древних строительных материалов, известных человечеству. В наше время его применение предполагает достаточно разнообразные варианты. Существует множество разновидностей этого материала.

Разновидности

Битумные вещества - это органические материалы, к которым относится несколько видов.

Состав

Битум имеет следующий состав в классическом варианте:

Перечисленные вещества находятся в виде соединений углеводородов, серы, кислорода и азота.

Все элементы можно классифицировать по трем группам.

1. Твердая составляющая - высокомолекулярные углеводороды, которые называются асфальтенами. Также к твердым составляющим относятся парафины.

2. Смолы - аморфные материалы, которые имеют темно-коричневый окрас.

3. Масляные фракции - это различные углеводороды, которые имеют плотность менее 1.

Битум - это достаточно сложное вещество с определенным соотношением всех составляющих. Повышение в его массе асфальтенов приведет к увеличению твердости, хрупкости и температуры размягчения.

Парафины также снижают пластичность битума, поэтому при производстве уделяется внимание снижению их содержания до 5 % и менее.

Область применения

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.

Нефтяной дорожный

В строительстве дорог используются битумы нефтяные дорожные (ГОСТ 22245-90). Существует несколько марок такого материала.

Чтобы правильно подобрать разновидность, следует определиться с типом климатической зоны.

Для природных условий, которые характеризуются температурой в холодное время года в среднем не выше -20 ˚С, подойдут в соответствии с ГОСТом такие дорожные битумы, как БНД 200/300, БНД 130/200, а также БНД 90/130.

Для регионов, где средние температуры в холодное время года составляют от -10 до -20 ˚С, предусмотрены битумы нефтяные дорожные ІІ и ІІІ климатической дорожной зоны. К ним относятся приведенные выше разновидности, а также БНД 60/90.

Если же среднемесячные температуры в холодное время года находятся в пределах от -5 до -10 ˚С, то ГОСТ предусматривает использование таких нефтяных дорожных битумов, как все вышеперечисленные виды, а также БНД 40/60, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300.

Для местности, в которой зима характеризуется среднемесячными температурами не ниже +5 ˚С, подходят нефтяные дорожные битумы таких типов, как БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130.

Нефтяной

Существуют разновидности, которые используются для строительства не только дорог, но и жилых объектов. Это универсальные марки. Есть только три марки, к которым относятся такие битумы нефтяные, как БН 70/30, БН 90/130, БН 50/50.

Так же как и битумы нефтяные дорожные, ГОСТ которых регламентирует условия применения каждой разновидности, для строительных битумов действует ГОСТ 6671-76.

Чем меньше температура окружающей среды, тем более эластичный материал необходимо применять для строительства. Это обеспечит его долговечность и длительность эксплуатации.

Нефтяные кровельные материалы

Для различных работ по монтажу кровли используют специальный битум. Свойства и область применения его регламентирует ГОСТ 9548-74. Данный стандарт подразумевает использование трех разновидностей этого материала кровли:

• БНК 90/30 - имеет такую сферу применения, как образование покровного слоя крыши.
• БНК 40/180 - используется для совершения пропитывания.
• БНК 45/190 - выбирается для обработки кровли и получения материала для крыши.

Факторы, влияющие на тип дорожного материала

Битум дорожный, ГОСТ которого предусматривает несколько типов такого вещества, характеризуется множеством различных свойств. Каждое придает определенные качества материалу.

Самыми важными из них, определяющими область применения битума, считаются пластичность, температура размягчения, хрупкость, вспыхивание, вязкость, адгезионные качества.

Высокие температуры способствуют увеличению степени вязкости битума. При похолодании материал теряет это качество и в момент достижении тепловой границы становится хрупким.

Увеличить пластичность помогает добавление в состав материала масел. Чем больше морозоустойчивость нефтяного дорожного битума, тем выше класс его качества.

Температура вспыхивания также является очень важным показателем для такого материала, как битум дорожный. ГОСТ предусматривает стандартную величину этого показателя +200 ˚С и выше. Чем больше температура вспыхивания, тем меньше пожароопасность вещества.

Показатель адгезии поможет узнать, как хорошо схватывается битум с основанием поверхности. Чем выше этот показатель, тем прочнее держится материал на поверхности.

Технология использования материала

При строительстве дорог и других объектов применяется технология разогревания битума. Этот процесс проводится в соответствии с определенными правилами. Техника использования материала заложена в характеристиках такого вещества, как битум. ГОСТ раскрывает его самые важные свойства.

Для разогрева материала, применяемого в строительстве и ремонте, используется специальный котел с толстыми металлическими стенками и герметично закрывающейся крышкой. Толщина материала позволит ему избежать подгорания.

Заполняется 2/3 емкости. Битум перед загрузкой раскалывается на куски небольшого размера.

Подогрев производится на небольшом огне, и материал растапливается до однородной массы. При появлении инородных примесей их извлекают специальным ситом. Предельная температура разогревания составляет +200 ˚С.

При температуре подогрева от +160 до +170 ˚С битум расплавится приблизительно за 3 часа. Если увеличить ее до предельного значения, процесс разогрева составит всего 1 час.

Не терпят увеличения подогрева свыше +200 ˚С, ведь их свойства от этого будут ухудшаться. При +220 ˚С начнет образовываться кокс.

При перегреве битума образуется неприятный желто-зеленый дым, а при достижении границы в +240 ˚С вещество может даже вспыхнуть. Тогда крышку котла закрывают, чтобы потушить пламя.

После перегрева и вспыхивания битум дорожный становится хрупким и уже не подойдет для проведения работ по строительству или ремонту.

Хранение и перевозка

Складирование битумов происходит в специальных резервуарах. Они оборудованы механизмами перемешивания подогреваемого вещества. Эта техника должна иметь особые пути подачи водяного пара для профилактики вспыхивания паров материала.

Для опустошения резервуаров в них предусмотрено дно под уклоном.

Техника, перевозящая жидкий битум дорожный, оборудована специальными насосами, которые перекачивают вещество.

Если же материал перевозят в твердом виде, используются специальные разборные формы.

В процессе транспортировки и хранения обеспечиваются все требования пожарной безопасности, так как битум относится к легко воспламеняемым веществам. Выполняя все правила безопасности, можно не бояться возникновения непредсказуемых ситуаций в работе с этим материалом. Изучив свойства и разновидности материала, можно грамотно применять его в строительстве различных объектов.

Битум - это вещество, обладающее такими положительными качествами, как влагостойкость, прочность, неподверженность климатическим воздействиям, низкая звуко- и теплопроницаемость, а также малая проводимость тока. Благодаря этим свойствам он является очень востребованным и надежным строительным материалом.