Битум строительный. Битумы природные Битумная нефть

Битум строительный. Битумы нефтяные строительные, кровельные (ГОСТ) – это смолянистое минерально-органическое вещество, в составе которого содержатся углеводородные элементы, а также азотные кислородные и металлосодержащие соединения. Существует несколько видов битума, которые присутствуют в природной среде (в жидкой форме в нефти, в твердом состоянии – в смоле и асфальте). Битум может растворяться в веществах органического происхождения, таких как бензол или сероуглерод. Вода не оказывает на него никакого воздействия и вызывает только отталкивающую реакцию. Кстати, если вас интересует достройка дома , переходите на сайт buildnw.ru.

Материалы на основе битума широко применяются в строительстве

Переработка битумного сырья

Битум добывается скважинным, шахтным или карьерным путем. Нефтепродукты в твердом, жидком или вязком состоянии широко применяются в строительстве. Производятся битумы нефтяные - строительные, кровельные, дорожные, гидроизоляционные. Также смолянистые вещества используются в химическом и лакокрасочном производстве.

Кровельный материал с применением битума

Полезный совет! Основными показателями, по которым определяется сфера применения битума в твердом состоянии, являются критерии вязкости, пластичности, аморфности и ломкости. Для жидких веществ – вязкость и фракция летучих масел.

Основным видом сырья, из которого производятся битумы нефтяные строительные, кровельные, является нефть. После фракционной перегонки и выделения из ее состава светлых веществ, таких как бензин, лигроин, керосин, смазочных, а также иных попутно производных нефтепродуктов, из тяжелых остатков получают основу битумного материала. Количество продукта зависит от качественного состава нефти, которая имеет разные консистенции. Современный способ получения битума основывается на атмосферной сепарации и вакуумной дистилляции с последующим окислением или смешиванием твердых остатков.

Процесс окисления заключается в продувке остатков нефтепереработки до получения продукта определенного уровня вязкости. Кислород, вступая во взаимодействие с гудроном, способствует прохождению реакции окисления битума и образованию в нем высокомолекулярных компонентов. Данная технология позволяет получать качественный продукт. Из него производятся битумы нефтяные кровельные, ГОСТ которых, разработан специально для этого материала.

Твердый битум применяется в производстве асфальта

Второй способ изготовления, который производится после перегонки – смешивание. После него на выходе получаются компаундированные материалы. Суть данного процесса заключается в том, что гудроновое вещество обрабатывается пропаном в жидком виде и смешивается с масляными дистиллятами.

Свойства и показатели битума

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

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

Процесс монтажа битумного покрытия на крышу

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

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

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

Рулонный битум может использоваться для обустройства гидроизоляции деревянного пола

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

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

Полезный совет! Важной особенностью битумных материалов является их свойство прилипать к любым поверхностям минерального или органического происхождения.

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

Устройство современного дорожного покрытия не обходится без битума

Битумы нефтяные строительные, кровельные (ГОСТ)

Получение результатов исследований на вязкость, пластичность, температуру размягчения позволяет определять марки продукции, которые по ГОСТам характеризуется следующим образом.

Битумы нефтяные строительные

ГОСТ делятся на три вида, которые имеют обозначение БН. Аббревиатура «БН» обозначает «битум нефтяной». После нее следуют цифры – это температура размягчения и усредненное значение пределов иголочной пенетрации.

Наименование показателя	Норма для марки			Метод испытаний
	БН 50/50	БН 70/30	БН 90/10
	ОКП 02 5624	ОКП 02 5623	ОКП 02 5622
Глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм	41-60	21-40	5-20	По ГОСТ 11501-78
Температура размягчения по кольцу и шару, °С	50-60	70-80	90-105	По ГОСТ 11506-73
Растяжимость при 25°С, не менее	40	3,0	1,0	По ГОСТ 11505-75
Растворимость, %, не менее	99,5			По ГОСТ 20739-75
Изменение массы после прогрева, %; не более	0,5			По ГОСТ 18180-72
	230	240		По ГОСТ 4333-87
Массовая доля воды	Следы			По ГОСТ 2477-65

Битумы нефтяные кровельные

ГОСТ разрабатываются в модификациях БНК. «БНК» – это битум нефтяной кровельный. Показатели размягчения и вязкости определяются и присваиваются аналогичным способом.

Наименование показателя	Норма для марки			Метод испытаний
Наименование показателя	БНК 40/180	БНК 45/190	БНК 90/30	Метод испытаний
Глубина проникания иглы, 0,1 мм при 25 °С	160-210	160-220	25-35	ГОСТ 11501
Температура размягчения, по кольцу и шару, °С	37-44	40-50	80-95	ГОСТ 11506
Температура хрупкости, °С, не выше	-		-10	ГОСТ 11507
Растворимость в толуоле или хлороформе, %, не менее	99,5			ГОСТ 20739
Изменение массы после прогрева, %, не более	0,8	80,0	0,5	ГОСТ 18180
Глубина проникания иглы в остатке после прогрева, % от первоначального значения, не менее	60		70	ГОСТ 11501
Температура вспышки, °С, не ниже	240			ГОСТ 4333
Массовая доля воды, %, не более	Следы			ГОСТ 2477
Массовая доля парафина, %, не более	-	5,0	-	ГОСТ 17789
Индекс пенетрации	от 1,0 до 2,5	-		ГОСТ 954

Помимо веществ твердой и вязкой консистенции существуют битумные материалы, которые находятся в жидком состоянии. При обычной комнатной температуре они имеют незначительный показатель вязкости. В строительных целях они задействуются в охлажденном или относительно подогретом состоянии.

Использование битума

Как материал для строительства битум наделен отличными адгезионными и водоотталкивающими свойствами. Его использование позволяет создавать надежные прочные кровельные покрытия, коммуникации, гидроизолировать фундаменты и другие виды сооружений. Для того чтобы правильно определить назначение конкретного вида битума, важно ознакомиться с его качественными и составляющими характеристиками. Числовые показатели позволяют правильно выбирать и использовать битум по назначению, потому что битум может быть строительный, дорожный или для крыш.

Помимо этого, битум может использоваться и в других целях. На его основе производятся суперпрочные герметики, которые используются для заделывания швов на аэродромных полях и взлетных полосах. Не обходится без битума промышленное и гражданское строительство, так как мастики, в составе которых содержатся полимерно-битумные ингредиенты, применяются для отделочных изоляционных работ.

Битумная гидроизоляция плоской крыши

Этот материал лучше всего подходит для укрепления и гидроизоляции проемов в конструкциях. Резиново-битумные материалы применяются для покрытия мастичных кровель безрулонного типа. Битум нефтяного происхождения незаменим при большинстве видов кровельных работ.

Полезный совет! Важно отметить, что долговечность битумного покрытия зависит от правильного использования материала. Его марка и ГОСТ должны соответствовать целям применения в каждом конкретном случае.

Например, дорожный битум не может полноценно заменить кровельный или строительный, или наоборот. Пользователям всегда необходимо обращать на это внимание, несмотря на то, что визуально битум разных сортов практически идентичен.

Битумы нефтяные строительные, кровельные (ГОСТ) практически не имеют срока годности, поэтому они могут прослужить очень длительное время, обеспечивая надежную защиту и уплотнение строительным конструкциям. Также битумные поверхности можно просто, легко и не дорого обновлять и ремонтировать.

Битум строительный (видео)

Битум представляет собой продукт твердого или смолоподобного типа, в состав которого входит углеводород. Существуют различные типы битума: природный, искусственный или технический и нефтяной.

Природный битум.

Если заглянуть в справочник, то можно узнать, что природным битумным материалом являются горючие ископаемые, точнее, их составная часть. Если конкретизировать, то, прежде всего, природные битумы - то естественные производные нефти. Они могут образовываться, если консервация залежей была нарушена из-за окисления, биохимического или химического. Для того, чтобы добыть природное богатство из-под земли, обычно роют карьеры или шахты.
К природному битуму относятся асфальты, озокериты, мальты, то есть продукты, получаемые из горючих ископаемых.

Технический или искусственный битум.

Технический или искусственный битум получается в результате переработки каменного угля, нефти и сланцев. Состав искусственных битумых материалов схож с составом природных битумов.

Нефтяной битум.

Нефтяной битум широко используется в производстве рубероида, различных . Также данный тип битума нашел широкое применение в производстве всем известного асфальта и строительных растворов из асфальта.

Изготовление битума.

Получают окислением остаточных продуктов прямой перегонки нефти и их смесей с асфальтами и экстрактами масляного производства. По маркам строительные битумные кровельные материалы делятся на:

БН -50/50 - температура Плавления 40-50 °С;
БН -70/30 - температура плавления 60-70 °С;
БН -90/10 - температура Плавления 80-90 °С.

Строительные битумы являются горючим веществом с температурой вспышки 220-300 °С.
Минимальная температура Самовоспламенения 368 °С. Применяется в основном для производства строительных материалов и выполнения .
Ежегодно в мире перерабатывается и производится десятки миллионов тонн битума, основной процент которых составляют технические битумы. Современный отечественный рынок предлагает широкое разнообразие битумов отечественного и зарубежного производства: кровельный битум, дорожный битум БНД-90 и БНД-130, строительный битум - БНД90/10.
Существует еще один вид битума, получаемый из твердого топлива. Он представляет собой прекрасный электроизоляционный материал и применяется в электротехнической промышленности.

Применение битумов.

Пластичность, отличные характеристики даже при низких температурах и резких перепадах, устойчивость к деформациям различного типа битума - все это делает нефтяные материалы просто незаменимыми при возведении дорог и зданий. Неслучайно более 90% всего производимого битума используется при строительстве дорог. Этот факт легко объясняется тем, что именно нефтяной битум представляет собой довольно удобный и дешевый материал для обустройства дорожного полотна. Это подтверждено опытом разных стран.

Битумная кровля.

Битумная кровля - мягкая кровля, так её ещё называют. Битумная кровля представляет собой тонкие полосы, размеры которых 100 на 30 сантиметров, причем один край фигурный. Битумная кровля с одной стороны штучный материал, с другой стороны (по своим физическим показателям) - рулонное покрытие.

Битумные гидроизоляционные материалы, гидростеклоизол.

Вопрос гидроизоляции один из самых главных при выборе кровли, так как непроницаемость вовремя дождя - залог надежности любого помещения.
- высококачественные материалы, которые по праву лидируют на всём рынке гидроизоляций кровли, благодаря приемлемой цене и отменному качеству.

Гидроизоляционные мастики.

Материал, который наряду с другими материалами, позволяют кровле не пропускать влагу.
Гидроизоляционные мастики изготавливаются на основе каучуко-битумной, латексной, ипокси-уретановой, акриловой составляющих, гидроизоляционные мастики обеспечивают 100%-ю гидроизоляцию кровли Вашего дома, что позволит вам забыть о протеканиях и прочих неприятностях!

Компания Гидротон отличного качества по доступным ценам!

Что такое битум? Какие они бывают? Где его используют? История битума берет свое начало еще в древние времена. Это вещество достаточно активно использовалось при выполнении строительных работ и выполняло изоляционную функцию, не пропуская влагу, а также выступало в роли связующего компонента.

Одно из первых упоминаний о битуме можно найти еще во времена неолита, правда называли его тогда по-другому – земляной смолой. И применяли для герметизации посуды, создания мозаик (связывание материалов), в качестве изолирующего слоя строительных конструкций. В древнем Египте битум использовался для бальзамирования тел умерших.

Так что же это за вещество? Битум – это смесь углеводородов с их производными. Последние имеют в своем составе серу, азот, кислород и металлы. По внешним признакам битум очень напоминает смолу, поскольку в основном имеет твердую структуру. Не удивительно, что дословный перевод термина «битум» звучит как «горная смола» или «нефть».

Отличительной особенностью битумов является неизменность их свойств под влиянием влаги. Растворение вещества возможно только в случае использования органических кислот (бензол, хлороформ и т.п.).

Какие бывают битумы?

Битумы бывают природными, т.е. такими, которые добывают из недр земли, и искусственными. Искусственные битумы получают в промышленности при переработке различных материалов.

Природные битумы делят на несколько классов: асфальты, асфальтиты, мальты, кериты и антраксолиты. Такие вещества добываются или в специальных шахтах, или же путем разработки месторождений в карьерах.

Искусственные битумы – это в основном остаточные продукты, образующиеся после переработки сырой нефти, каменного угля или сланцев. Химический состав технического и природного битума идентичен.

Как получают и перерабатывают битум в промышленности?

Рассмотрим алгоритм добычи и последующей переработки битумов. В результате шахтного или карьерного метода получают битумную породу, которую затем разделяют на органическую и минеральную части. Далее битум транспортируется в места последующей переработки, поскольку природное вещество не является готовым товарным продуктом.

Для получения искусственного битума из мазута или гудрона могут использоваться следующие процессы:

вакуумная перегонка;
деасфальтизация с помощью растворителей;
окислительные процессы.

Перечисленные походы применяются как по отдельности, так и в комбинации друг с другом.

Важные характеристики битумов

К наиболее важным показателям качества битумов относят:

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

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

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

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

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

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

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

Современное использование битумов

Среди современных применений битумов стоит выделить следующие:

герметизация кровли и фундаментов при проведении строительных работ;
изолирующий материал при прокладке трубопроводов;
строительный материал при укладке дорожного полотна.

Также битумы достаточно активно используются при изготовлении различных лакокрасочных материалов, электрических кабелей, заливке аккумуляторов, защитных покрытий нефтяных и газовых скважин, для повышения защитных качеств различных материалов от негативного влияния радиации и микроорганизмов.

Хранение и перевозка битумов

Битумы складируются в специальных резервуарах, которые обычно оборудованы средствами подогрева и перемешивания.

Битум перекачивается через трубопроводы, оснащенные насосами. Кроме транспортировки в жидком виде существуют также различные формы для перевозок битумов в твердом состоянии.

Модификация битумов

Несмотря на то, что битумы обладают хорошими эксплуатационными характеристиками, исследования и работы в направлении улучшения их качеств, расширения областей применения и методик переработки не прекращаются и до сих пор.

Это обусловлено тем, что требования, выдвигаемые к строительным материалам с течением времени, ужесточаются. Например, за последние десятилетия существенно возросло количество автомобилей и интенсивность дорожного движения. Как следствие, срок службы покрытий, на основе битумов, снизился.

Для максимального соответствия современным вызовам в отрасли строительства и эксплуатации автомобильных дорог целесообразно модифицировать битумы, т.е. улучшать их эксплуатационные свойства за счет введения специальных добавок.

Компания GlobeCore занимается разработкой и поставками оборудования для модификации битумов полимерами. (производительность от 4 до 22 м 3 /час) позволяют получать модифицированные битумы, включая полимерно-битумные вяжущие, которые используются при приготовлении асфальтобетонов верхнего слоя, поверхностной обработке дорожных покрытий, устройстве защитных слоев цементно-бетонных покрытий, приготовлении битумно-эластомерных герметизирующих мастик и кровельных материалов.

Качество модифицированного битума, полученного на установках типа УCБ-2, полностью соответствует мировым стандартам. Оборудование GlobeCore может одинаково успешно эксплуатироваться как на открытом воздухе под навесом, так и в помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.

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.

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.

СОСТАВ БИТУМОВ

Элементный состав

Нефтяные битумы представляют собой полутвёрдые и твёрдые продукты, состоящие из углерода и водорода, содержащие определённое количество кислород-, серо-, азотсодержащих соединений, а также целый ряд металлов (Fe, Wg, V, Ni и др.)
Элементный состав их следующий, масс. %: углерода 80—85, водорода 8—11,5, кислорода 0,2—4. серы 0,5—7, азота 0,2—0,5.

Компонентный состав

Нефтяные битумы - это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой являются масла и смолы, а дисперсной фазой - асфальтены. В зависимости от степени агрегирования и пептизации нефтяные битумы образуют различные мицеллярные системы - золи, золи-гели, гели.
Компонентный состав битума предопределяет его коллоидную структуру и реологическое поведение и тем самым - технические свойства, которые характеризуются условными показателями качества, определяемые в стандартных условиях. Рассмотрим основные из них.
Из-за большого многообразия соединений, входящих в состав битума, не представляется возможным выделить какие-либо индивидуальные вещества из этой сложной смеси. Кроме того, основная масса соединений, входящих в его состав, представляет собой вещества гибридного характера. Единственный класс соединений, которые можно выделить из битумов в более или менее чистом виде, — это парафины. Сложность состава битумов подтверждается и тем, что их молекулярно-весовое распределение охватывает границы от 300 до 40000 и более. Все это является причиной того, что анализ битумов затруднителен, неточен и преследует своей целью выделить лишь характерные группы, отличающиеся большим или меньшим однообразием их состава.
В состав нефтяных битумов входят следующие группы веществ, различающихся по растворимости:
- асфальтены (наиболее высокомолекулярные соединения нефти), которые растворимы в хлороформе, сероуглероде, не растворяются в спирте, эфире и ацетоне. Асфальтены обуславливают твёрдость и высокую температуру размягчения битума, смолы - его эластичность и цементирующие свойства, масла - морозостойкость;
- асфальтогеновые кислоты - кислые смолистые вещества, растворимые в спирте, хлороформе, плохо растворимые в бензине;
- нейтральные смолы, растворимые в нефтяных маслах, бензоле, эфире, хлороформе и уплотняющиеся при нагревании и кислотной обработке в асфальтены;
- нефтяные масла;
- карбены - высокомолекулярные вещества, образующиеся вследствие уплотнения асфальтенов в присутствии серы; растворимы в пиридине, сероуглероде;
- карбоиды - вещества не растворимые в органических растворителях.
Более подробно рассмотрим некоторые из них.

Масла

Наиболее легкой частью битумов являются масла. Состав масляного компонента зависит не только от природы исходной нефти, но и от условий получения остатка. К тому же именно состав масляного компонента гудрона меняется наиболее значительно при изменении глубины отбора дистиллятных фракций в процессе перегонки нефти.
С повышением содержания масел в битумах, а точнее соотношения масла: асфальтены повышается пенетрация, понижаются температура размягчения и температура хрупкости, уменьшается вязкость. Максимальное значение дуктильности достигается при соотношении масла: асфальтены, равном 2:5. Увеличение содержания масел в битумах одних и тех же марок из разного сырья понижает когезию.
Однако различное содержание в маслах групп углеводородов (парафино-нафтеновых, моно-, би- и полициклических) по-разному влияет на свойства битумов. Кроме того, это вызвано и существенными различиями в составе каждой из названных групп.

. Парафино-нафтеновые углеводороды

Само название группы парафино-нафтеновых углеводородов говорит о смешанном характере этой фракции, в которую, наряду с парафинами нормального и изостроения, могут входить соединения с 5- и 6-членными циклопарафиновыми кольцами. Кроме того, могут встречаться и соединения с ароматическими кольцами. Содержание этой группы углеводородов в гудронах может достигать 60% и более. Парафино-нафтеновые углеводороды являются пластификаторами в битуме, причем замена их на моноциклоароматические углеводороды не может компенсировать их пластифицирующее действие. С повышением отношения насыщенные: асфальтены наблюдаются понижение температуры размягчения, повышение пенетрации и дуктильности и понижение температуры хрупкости, причем большее влияние этого соотношения проявляется в битумах, полученных из более тяжелого остатка.
Большое влияние на свойства битумов оказывают твердые парафины. Их содержание в сырье не должно превышать 3—6%. Превышение этих значений, по мнению авторов, приводит к резкому понижению структурно-механической прочности битумов. Такие особенности влияния парафиновых углеводородов на свойства битумов вынуждают применять особые технологические приемы при переработке парафинистых нефтей, например, повышать глубину отбора масляных фракций.

Моноциклические ароматические углеводороды

Характерной особенностью моноциклоароматических углеводородов является наличие в их составе бензольного ядра. Кроме того, в состав их молекул могут входить от 1 до 3 и более нафтеновых колец, наряду с более или менее длинными алкильными цепями. В состав этой фракции могут входить S, N и О, и поэтому ее название носит условный характер.

Полициклические ароматические углеводороды

Полициклоароматические углеводороды обычно содержатся в незначительных количествах в битумах. Кроме того, их выделение затруднено. Вероятно, они являются переходной фракцией от масел к смолам.

Смолы

Основным структурным элементом этих углеводородов являются, по-видимому, кон¬денсированные системы типа нафталина, которые также могут входить в состав гибридных структур, состоящих из трех и более циклов. Смолы отличаются еще более высокой степенью конденсации. Углеродный скелет молекул смол представляет собой полициклическую систему, состоящую преимущественно из ароматических колец высокой степени конденсации с алифатическими заместителями. Было показано, что в среднем на молекулу смолы приходится 5—6 колец, из них 3—4 ароматических. Элементный состав смол отличается высоким соотношением содержания С и Н (С - 79-87 %; Н — 8,5-9,5 %). Кроме того, для смол характерно высокое содержание гетероатомов S, N и О, а также металлов. Молекулярный вес смол порядка 800—1200.
Вероятно, в составе смол нет чистых углеводородов. Сера в основном входит в состав циклических структур. Ее содержание в смолах может достигать 10%. Также велико может быть и содержание кислорода. Азот не всегда присутствует в смолах, хотя иногда его содержание достигает 2% и более.

Асфальтены

Большое влияние на структуру и свойства битумов оказывают асфальтены — твердые аморфные вещества, окрашенные в темный цвет, — от темно-бурого до черного. Плотность их больше единицы. При нагревании они разлагаются без плавления. При хранении на воздухе, особенно под действием солнечного света или других видов радиации, асфальтены переходят в нерастворимое состояние. В асфальтенах содержится 80—88% углерода и 7,3— 9,4% водорода при примерно одинаковом отношении С: Н, равном 9—11 (процентное). Обычно в значительном количестве присутствуют гетероатомы: серы — до 9%, азота — до 1,5%, кислорода—до 9%. Это означает, что практически во всех асфальтеновых молекулах находятся гетероатомы.
Кроме того, в состав асфальтенов обычно входят металлы (Fe, V, Ni и др.), которые могут находиться, в частности, в виде порфириновых комплексов.
Определение молекулярной массы асфальтенов сталкивается со значительными трудностями, поскольку молекулы их склонны к ассоциации. Чтобы уменьшить это явление, искажающее результаты анализа, приходится прибегать к повышенным температурам и разбавленным растворам, что сказывается на точности определения. Все это приводит к результатам, которые значительно отличаются в зависимости от применяемого метода (от 900 до 140000). Следует отметить, что степень полидисперсности асфальтенов очень высока.
Асфальтеновые молекулы представляют собой полициклическую ароматическую сильно конденсированную систему с короткими алифатическими цепями в качестве заместителей ароматического ядра; среди циклических структурных элементов молекулы, наряду с карбоциклами, присутствуют также пяти- и шестичленные гетероциклы. Следует отметить, что асфальтены выделяются из битумов на основании их нерастворимости в низкомолекулярных парафиновых углеводородах (С5—C7). И причиной их нерастворимости может быть не только наличие конденсированных ароматических структур, но и наличие полярных групп. Методы анализа, такие как рентгеновская дифракция, масс-спектрометрия и парамагнитный резонанс, показали, что в состав молекул асфальтенов входят ароматические системы, состоящие из двумерных дискообразных пластин, имеющих диаметр в пределах от 8,5 до 15 Ангстрем. Эти величины соответствуют размерам периконденсированных полиядерных ароматических углеводородов приблизительно с 7—18 кольцами. Большинство из них имеет короткие алкильные заместители. В молекулу может входить от 3 до 7 таких пластин, соединенных между собой алкильными цепочками, состоящими из 4-5 атомов углерода. Изучение спектров парамагнитного резонанса битумов показало, что основным источником парамагнетизма являются асфальтены. Как выяснилось, в 1 г асфальтенов содержится 2—4*10 свободных радикалов, что соответствует примерно одному парамагнитному центру на 100 молекул (при молекулярном весе-2000).