Выглядит битум. Что такое битум, его классификация и разновидности. Битумы нефтяные, состав, структура и свойства

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.

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.

1. Свойства

2. Методы испытания и соответствующие виды классификаций

Пенетрация

Температура размягчения

Температура хрупкости

Дуктильность

Вязкость

Реология битумов

Растворимость

3. Применение и требования к качеству

- Дорожный

- Строительный

Кровельный

- Изоляционный

- Хрупкие

- Битум для заливочных аккумуляторных мастик

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. Asphalt — 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/смі.

Свойства

Свойства битумов зависят от способов производства, качества сырья (природы перерабатываемой черного золота), 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.

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 черного золота . 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 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:

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 переработки нефти . Основные параметры термических процессов, влияющие на , 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 переработки нефти: 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 черного золота по содержанию (%, мас.) в них асфальтенов (А), смол (С) и твёрдых парафинов (П). 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 товара. 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 является остатком от атмосферной перегонки черного золота.

Более подробно остановимся на окислении гудронов или остаточных битумов кислородом воздуха. Основными параметрами процесса являются температура, затрата 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 издержка воздуха, тем меньше требуется времени на окисление. При чрезмерно большом расходе воздуха температура в окислительной колонне может возрасти выше допустимой. Поэтому затрата воздуха является основным регулирующим параметром для поддержания нужной температуры. Общий издержка 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

Затрата 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

Затрата воздуха, м3 / м3 товара 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 нефтепереработки. 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 ( , 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 заводах по переработке нефти 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, — в дальнейшем используют в качестве сырья для получения нефтяных битумов заданных свойств. В настоящее время нефтяные битумы получают при атмосферно-вакуумной перегонке черного золота (остаточные битумы); окислением нефтяных остатков (окисленные битумы) и смешением остатков, образующихся при перегонке черного золота (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 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 черного золота - мальты, асфальты, асфальтиты.

Природные битумы - это составная часть горючих ископаемых. К ним относятся естественные производные черного золота, 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.

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 черного золота.

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 нефтепереработке. 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 товарного знака 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 - 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

- Битум, полученный из нефти Битумы (от лат. bitumen горная смола, нефть) твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битумы … Википедия

БИТУМ B - вещества, извлекаемые из углей бензолом под давлением при t 250 280° C (схема Фишера; Fischer, 1916). По условиям получения битум B, как и экстракты, извлекаемые растворителями типа нафталина, антраценового масла и др., является в той или иной… … Геологическая энциклопедия

битум - и устаревающее битум … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

БИТУМ - (асфальт), материал, используемый для прокладки дорог и предупреждения гниения древесины. Состоит из смеси углеводородов и других органических химических соединений. Встречается в виде природных залежей в смоляных озерах, особенно на о. Тринидад… … Научно-технический энциклопедический словарь Геологическая энциклопедия

битум - – водо нерастворимая органическая смесь, используемая для ремонта дорог и антикоррозийной обработки металла. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

Битум - продукт окисления или компаундирования тяжелых нефтяных остатков...

Битум - это продукт переработки нефти и составная часть полезных ископаемых. В его состав входят углероды, кислородные, азотистые, серные и металлосодержащие производные. Существует несколько разновидностей этого материала, отличающихся по свойствам, составу и применению.

Разновидности

Битумы классифицируются по нескольким признакам. Первый критерий - происхождение и состав.

Природные битумы получают при добыче нефтяных полезных ископаемых. Их основной состав - углеводороды и производные, которые получаются при активном окислении нефтяных веществ в недрах земли. Природный углеводород может быть твердым или вязким. В привычном виде вещество получают на производстве, отделяя нужные фракции.
Битумы для укладки асфальта получают при добыче пористых полезных ископаемых, залегаемых глубоко в недрах земной коры. Породу измельчают вместе с углеводородным веществом, получается материал для дорожных работ.
Строительный битум - это синтетический продукт, получаемый из нефти промышленным путём. Материал используют для гидроизоляции конструкций и производства кровельных рулонных материалов и мягкой черепицы. Синтетический углеводород твердой структуры, для применения его растапливают до жидкого состояния, после чего он снова фиксирует свою форму уже на рабочей поверхности.

Состав

В строительных битумах, которые используют для гидроизоляции и изготовления кровельных материалов, состав приблизительно одинаковый. Его составляют:

Углерод - около 80%;
Водород - приблизительно 15%;
Сера - 2…9%;
Кислород - до 5%;
Азот - до 2%.

Основные фракции внутри материала:

Твердая часть - асфальтены - высокомолекулярные углеводороды, их дополняют парафины.
Смолы тёмно-коричневого окраса, придающие битуму насыщенный цвет.
Консистенцию в расплавленном состоянии обеспечивают масляные фракции углеводородов.

Разное сочетание компонентов определяет разные характеристики, например, плотность битума кг/м3 может быть от 100 до 1400, в зависимости от марки.

Маркировка

Большое разнообразие битумов привело к необходимости к разделению материала на группы. Так появилась маркировка строительного вещества. Она включает в себя происхождение и назначение материала, температуру его нагрева и пенетрации. Рассмотрим пример БНК 90/30:

БНК - битум нефтяной кровельный;
90 - оптимальная температура нагрева твердого вещества для плавления;
30 - величина пенетрации, то есть размер проникновения иглы пенетрометра в битум при 25°С в мм.

Битум нефтяной общего назначения

Марки битума строительного, который используют для гидроизоляции конструкций обмазочным методом - БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10. Стоит отметить: чем выше числитель дроби-обозначения, то есть температура размягчения, тем ниже пенетрация.

Подвид строительного битума - изоляционный: БНИ-IV-3, БНИ-IV. Таким обрабатывают подземные трубопроводы для защиты их от коррозии.

Удельный вес битума - 0,95…1,50 г/см3.

Битум кровельный

Рулонные материалы (рубероид, рубемаст, еврорубероид и другие), мягкая черепица шинглас изготавливают из кровельного битума марок:

БНК 90/30 используют для покрытия кровли, организации финишного слоя;
БНК 40/180 подходит для пропитывания поверхностей с целью гидроизоляции;
БНК 45/190 служит материалом для изготовления кровельных материалов.

Температура плавления битума у кровельной разновидности материала небольшая, она не обязательно пропорциональна твердости покрова. Для данного типа важна пластичность листа, которую обеспечит полотно именно с мягкой текстурой.

Дорожный битум

В группу дорожных битумов входят несколько разновидностей материала по марке. Основное их отличие - климатическая зона, ведь дороги - это ответственные коммуникации. Рассматривая регионы, определяют максимальные и минимальные температуры:

Для регионов с низкими температурами, зимой редко поднимающимися выше -20°С выбирают битумы марок БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300.
Для умеренной зимы -20…-10°С подходят марки БНД 60/90 и ранее перечисленные 90/130, 130/200, 200/300.
На местности с температурами зимой в пределах -10…-5°С дорожное полотно укладывают с применением битума БНД 40/60, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300.
Для теплых регионов со средней температурой зимой +5°С применяют углеводороды марок БНД 40/60, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300 и ранее перечисленные.

Технология приготовления и нанесения

С рулонными материалами из битума для кровли и гидроизоляции всё просто - их раскатывают по конструкциям или по кровле и фиксируют наплавлением или приклеиванием на расплавленный битум. Последний, в свою очередь, может применяться как самостоятельный компонент в строительстве. Для этих целей его нужно правильно подготовить.

Существует 2 формы продажи битума:

Твёрдая;
Готовая жидкая.

Готовые мастики размешивают и наносят на поверхность кистью. Стоят такие растворы дороже твердого битума, а в качестве практически не уступают, но и не выигрывают, кроме удобства.

Чем растворить битум, если он загустел? Подойдут керосин, бензин и уайт-спирит. Их добавляют в небольшом количестве, дожидаются реакции с мастикой и тщательно размешивают. Этими же веществами можно вывести битумное пятно с поверхности пола, автомобиля или ткани.

Чтобы растворить твердый битум, понадобится газовая горелка и толстостенный котел с крышкой. Материал крошат на кусочки небольшого размера и заполняют ими емкость на 2/3. Нагревают котел до заданной в марке температуры, возможно превышение на 10-15°С. При этом, следует следить и за температурой, и за временем: градусов горелки может быть больше, тогда раствор расплавится быстрее, но перегрева допускать нельзя - качество углеводорода будет падать. Температура кипения битума у разных марок своя, самой высокой считается +200°С.

Во время нагрева всплывающие твердые частицы следует вылавливать и утилизировать.

Нагретый раствор наносят на поверхности широкой кистью и валиками. Следует соблюдать технику безопасности при работе с горячим материалом, использовать индивидуальные средства защиты.

Средний расход битума на 1 м2 гидроизоляции при слое 1,5…2,5 мм составляет 1…1,5 кг.

Гумино-кериты, антраксолиты и др.) и их аналоги ().

Битумы природные применялись на Ближнем Востоке в 3-м тысячелетии до н. э. в качестве связующего строительного материала и для бальзамирования (Древний Египет). В дальнейшем битумы природные эпизодически использовались во многих странах для строительства, в медицине, военном деле, в качестве лаков и др. В 15 веке в инками строились дороги с покрытием из битумов природных. В конце 18 века была предпринята попытка коммерческой разработки битумов природных. Атабаски (Канада). В середине 19 века построены первые асфальтовые тротуары в Париже и Лондоне из битумов природных месторождения в Сеселе (), в 1870-80 — в ряде городов из асфальтов Тринидадского и Бермудского месторождений. В начале 20 века битумов природных интенсивно разрабатывают в США, Тринидаде, Франции, . В СССР асфальтовые битумы добывались в 30-50-х годов в Поволжье (Первомайское, Шугуровское, Садкинское и другие месторождения), Западном Казахстане (Мунайлы-Мола, Ак-Чий и др.), Грузии (Натанебское), Коми АССР (Ижемское) и других районах, озокериты — в Прикарпатье (Бориславское, Дзвинячское и др.) и Средней Азии (Шор-Су и др.). К началу 80-х годов эксплуатируются только Садкинское и Бориславское месторождения. Перспективы значительного расширения объёмов добычи битумов природных связаны с освоением и совершенствованием процесса промышленного получения из них нефти (см. ).

Битумы природные состоят из высокомолекулярных углеводородов и гетероатомных (кислородных, сернистых, азотистых, металлсодержащих) соединений. Физико-химические свойства битумов природных: консистенция — от вязкожидких (мальты) до рыхлых (гуминокериты); плотность соответственно от 965 до 1500 кг/м 3 ; температура размягчения от 35°С (мальты) до неплавких (кериты, антраксолиты, гуминокериты); растворимость в хлороформе от 100% (мальты, асфальты) до нерастворимых (антраксолиты). Классификационные границы для растворимых битумов природных определяют по содержанию масел: мальты 65-40%, асфальты 40-25%, асфальтиты 25-5%; для нерастворимых битумов — по параметрам элементного состава и оптическим данным. Для некоторых разностей асфальтовых битумов природных характерна обобщённость серой 10-15% и более (тиокериты, кискеиты), а также металлами (V, Ni, U, Со, Mo, Rb, Ge и др.). Известны промышленные ванадиево-битумные месторождения (например, в Перу с содержанием в золе V 2 О 5 до 65% и NiO — 7,5%), уран-битумные месторождения (на плато Колорадо, США) и др. Для ряда месторождений характерно наличие залежей с различными по составу битумов природных (например, озокеритов и мальт, асфальтов и керитов и др.).

Элементный состав (С, Н, О, S, N) определяется полумикро- и макрометодом, сжиганием; металлы в битумах устанавливаются методами колориметрирования, спектроскопии, нейтронно-активационным и др., групповой состав — методами восходящей хроматографии и др. Изучение нерастворимых и неплавких разностей твёрдых битумов природных осуществляется инфракрасной спектроскопией (диагностика химической структуры вещества) и методами углепетрографических исследований (определение отражательной способности и показателя преломления). Для некоторых областей использования битумов природных (например, в дорожном строительстве) определяются пенетрация, температура плавления, растяжимость, и др.

Битумы природные формируются в результате процессов: а) биохимических и химического окисления нефтей в зоне гипергенеза с образованием ряда асфальтовых битумов природных (мальта асфальт асфальтит оксикерит гуминокерит); б) концентрирования асфальтово-смолистых веществ за счёт нарушения равновесного состояния в коллоидной системе нефти с возникновением асфальтов, асфальтитов, реже мальт; в) природной деасфальтизации нефтей в залежах газом или лёгкими метановыми углеводородами с формированием твёрдых битумов природных — асфальтенитов (от асфальта до керитов); г) термального метаморфизма (контактового или гидротермального) смолистых нефтей и асфальтовых битумов природных с образованием керитов, антраксолитов, нефтяного кокса; д) дифференциации высоко-парафинистых нефтей при миграции с возникновением озокеритов; е) деструкции органического вещества в условиях контактового и динамометаморфизма с формированием битумов (нафтоидов) асфальтового и парафинового ряда, характеризующихся свойствами нефтяных битумов.

Основные запасы асфальтовых битумов природных (преимущественно мальт) приурочены к , где они контролируются зонами и несогласного срезания региональных нефтегазоносных комплексов осадочных бассейнов. Месторождения располагаются на внешних бортах мезозой-кайнозойских , примыкающих к и сводам древних платформ и находящихся в зоне действия активной инфильтрации. Крупнейшие из них (запасы в млрд. т) локализованы на склонах Канадского, Гвианского и других щитов, Оленёкского свода, где наряду с отдельными месторождениями прослежены зоны и пояса (Канадский, Оринокский) битумо-накопления. Месторождения подобного типа образовались в эпохи интенсивных поднятий краевых , когда создавались условия для восходящей латеральной из сопредельных прогибов и окисления её сульфатами и кислородом инфильтрационных вод. Величина потерь исходных запасов нефти за счёт битумо-образования в таких бассейнах превышает 95% (Западно-Канадский, Восточно-Венесуэльский). Залежи битумов природных (пластовые) структур распространены преимущественно в пределах эродированных сводовых поднятий и палеоподнятий в районах древних платформ (месторождения , на , палеосвода "Зинченко", Среднепечорского палеоподнятия в ), а также на бортах внутриплатформенных впадин и сопряжённых склонах крупных поднятий (группа месторождений Мелекесской впадины и Южного купола Татарского свода). Запасы отдельных залежей достигают сотен млн. т, зон битумонакопления — нескольких млрд. т.

Жильные и битумные скопления формируются на путях вертикальной миграции углеводородов по тектоническим трещинам и приурочены к локальным разрывам на нефтегазоносных структурах (Садкинское, Ивановское, Бориславское и другие месторождения), зонам региональных разрывов в передовых частях складчатых систем и на бортах межгорных впадин и краевых прогибов (система жил в юго-восточной части Турции, месторождения впадины Юинта в США и др.). Например, крупнейшие жильные тела в Турции (жилы Харбол, Авгамасья) достигают длины 3,5 км при мощности 20-80 м, прослеживаются на глубину до 500 м. Покровные залежи битумов природных образуются в результате субаэрального превращения излившихся нефтей, тяготеют к областям альпийской складчатости — внутренним бортам краевых прогибов и синклинальным прогибам, характеризуются высокой концентрацией битума при сравнительно небольших запасах. Отдельные залежи с запасами в десятки млн. т битума образуют т. н. асфальтовые озёра (Пич-Лейк на остров Тринидад, Гуаноко в восточной Венесуэле, Охинское и Нутовское на остров Сахалин).

Доказанные и перспективные геологические запасы битумов в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах оцениваются в 580 млрд. т, из которых 71% приходится на и 27% на Венесуэлу. Наибольшие геологические запасы битумов природных сосредоточены в Канаде (413,8 млрд. м 3), Венесуэле (около 159 млрд. м 3), США (около 5,2 млрд. м 3). Крупнейшие месторождения: в Канаде — , Колд-Лейк, Пис-Ривер, поле Трайэнгл, Уобаска; в Венесуэле — Пояс Ориноко (Суата — Моричаль, Хобо и др.); в США — Пеор-Спринг, Саннисайд, Тар-Санд — Трайэнгл; в Ираке-Кухе-Мунд. Значит, запасами битумов природных обладают

Добыча битумов природных ведётся карьерным, шахтным или скважинным способами. Первый эффективен при небольшой мощности покрывающих пород ( до 1). На больших глубинах (исчисляемых первыми сотнями м) применяют шахтный способ. Скважинная добыча вязких асфальтовых битумов природных характеризуется термическими и другими воздействиями на пласт.

Мировая добыча битумов и высоковязких нефтей в промышленно развитых и развивающихся странах (1981): 103,5 млн. т скважинным способом и 9,8 млн. т карьерами (в т.ч. Венесуэла 43,2 млн. т, США 17,2 млн. т, Канада 13 млн. т).

Битумы природные — комплексное сырьё, в основном химическое и энергетическое. Из асфальтовых битумов получают лёгкую синтетическую нефть и нефтяной кокс, компоненты моторного топлива и др. Битумы природные и тяжёлые высокосмолистые нефти — источники серы, ценных металлов (V, Ni, Sb, Ge, U) и др. В СССР обобщённость ванадием и никелем характерна для месторождений битумов природных некоторых районов Урало-Поволжья, Западного Казахстана, Средней Азии, северо-востока Европейской части СССР. Битумы природные используются как строительное сырьё (дорожные покрытия, производство мягкой кровли, асфальтитовой мастики и др.), в электропромышленности (изоляторы, антикоррозийные покрытия и др.).