Состав, производство и качество битумов
В строительстве зданий и дорог практически всегда используют битум. И на это есть веские причины. Они заключаются в трёх его главных свойствах:
- - при нагреве разжижаться, становиться текучим и, попадая на (в) любые твёрдые строительные материалы, объединяться с ними;
- - при понижении температуры загустевать, становится твёрдым, образуя монолит с объединёнными им другими строительными материалами (песком, картоном, холстом и т.д.);
- - будучи сам гидрофобным, передавать это свойство водоотталкивания пропитанным им стройматериалам.
Состав битума
Если рассматривать элементарный состав, то в битуме содержится до 14% водорода и не менее 70% углерода. Остальное ― это примеси в виде серы, кислорода и других элементов. То есть, битум можно охарактеризовать как углеводород с примесями. Но свойства битумов зависит не от элементарного состава, а в каких соединениях объединены углерод и водород. Вот эти группы соединений:
- - масла, обеспечивающие текучесть битумов;
- - смолы, благодаря которым битум эластичен;
- - асфальтены, характеризующиеся вязкостью.
Так вот масел в битуме 45-60%. Эти жидкие и лёгкие соединения, таким образом, занимают в составе битумов преобладающую долю. От их количества зависит глубина проникания битума в другие среды.
Смол в битуме несколько меньше ― 15-30%. Эти соединения тягучи, плотность их выше, нежели масел. Они могут быть как полужидким, вязкими, так и твёрдыми, и полутвердыми (в зависимости от температуры размягчения).
Технология производства битумов
Битумы бывают природными и искусственными (нефтяными). Естественно, что и технологии их получения будут отличаться. Природные битумы образовались когда-то благодаря перемещениям нефти в земной коре и заполнением ею пустот. Искусственные получают из нефти несколькими способами.
Собственно говоря, природные битумы производить не надо, они уже миллионы лет, как произведены матушкой-природой. Их просто надо извлечь из битумосодержащих пород. Добываются они двумя путями: либо экстрагированием (растворением в органических растворителях), либо вывариванием в котлах с водой.
Нефтяные битумы получают тремя способами:
- - концентрированием нефтяных остатков. После отделения от нефти лёгких фракций (бензин, газойль и т.д.) остаётся гудрон. Перегоняя его в вакууме, получают ещё масла и моторное топливо, а оставшиеся гудрон и асфальт ― вместе это уже остаточный битум;
- - окислением нефтяных остатков производится кислородом из воздуха (продувкой) при температуре до 300°С. За счёт окисления содержание асфальтосмолистых веществ увеличивается, что увеличивает выход битума;
- - компаундированием, или смешением остаточных и окисленных битумов.
Контроль качества битумов
Основными показателями качества являются пенетрация, температура размягчения, дуктильность и температура хрупкости. Именно эти качества и определяют их консистенцию и теплостойкость.
Пенетрация
показывает глубину проникновения стандартного тела (иглы) в битум. Эта величина
сильно зависит от температуры битума. Измеряется же пенетрация в абстрактных
единицах, каждая из которых означает погружение иглы на
Температура размягчения ― та температура, при которой битум из твёрдого состояния переходит в жидкое. Показатель тесно связан с пенетрацией: при разогревании битум переходит в коллоидное состояние, так вот индекс пенетрации показывает, как отклонилось его бывшее твёрдое состояние от вязкостного.
Дуктильность
― расстояние растяжимости в нить битума до её разрыва. Максимальна эта
характеристика у дорожных битумов ― при температуре 25°С растяжимость доходит
до
Температура хрупкости ― показатель, при котором битум начинает разрушаться от прилагаемой нагрузки. Для дорожных битумов эта величина равна -2 ― -30°С.
Как можно заметить, конкретных, увязанных между собой цифровых показателей маловато. Дело в том, что некоторые показатели определяются для исходного битума, а некоторые ― для битума поле нагрева. Кроме того, нужные характеристики будут разными и потому, что разные свойства и характеристики нужны в разных сферах применения.
Еще о битумах:
- Изоляционные битумы. Марки, требования и сферы применения
- Кровельные битумы, марки и требования
- Упаковка, маркировка и транспортировка битумов
- Очистка от гудрона, мазута, битума и дёгтя
- Битумные и дёгтевые гидроизоляторы
- Мастика марок МБК-Г-55 и МБК-Г-65